Типы электростанций: Типы электростанций. Виды электростанций. Принципиальная схема тепловой электростанции

Типы дизельных генераторов и электростанций

Дизельные генераторы (дизельные электростанции) — это агрегаты, создающие электрический ток за счет преобразования механической энергии (работа двигателя внутреннего сгорания) в электрическую с помощью специального устройства — генератора.

Различаются персональные дизельные электростанции прежде всего по области применения и типу двигателя. В качестве резервных источников питания чаще используются дизельгенераторные установки с воздушным охлаждением, а более мощные дизельные электростанции (ДЭС), имеющие жидкостное охлаждение, вполне могут исправно служить основным источником электроэнергии.

Почти все дизельные электростанции имеют схожую конструкцию и принцип работы. Отличия чаще всего только в мощности и отдельных элементах. Дизельная электростанция работает по следующему принципу: двигатель, работающий от дизельного топлива, вращает ротор электрогенератора переменного тока, который и вырабатывает электричество. Некоторые конструктивные различия, а также дополнительное оборудование, позволяют менять эксплуатационные и функциональные возможности дизельных электростанций. Различные типы моделей дизель-генераторов позволяют решать самые разные задачи.

Дизельгенераторы также делятся на портативные и стационарные модели. Компактные миниэлектростанции с воздушной системой охлаждения обладают высоким уровнем шума. При покупке необходимо обращать внимание на то, есть ли в комплекте дополнительные средства шумоизоляции. Несмотря на этот недостаток, портативное устройство пользуется большим спросом из-за легкости в эксплуатации и мобильности.

Оборудование на дизельном топливе с жидкой системой охлаждения – это крупногабаритный стационарный агрегат, который отличается мощностью до нескольких тысяч кВт. Данный вид дизельных генераторов обычно устанавливается в торговых центрах, офисных зданиях, гипермаркетах и на строительных площадках.  

В настоящее время выпускаются однофазные и трехфазные дизельные генераторы. Устройства первого типа можно отнести к категории бытовых, они используются для работы с однофазной проводкой и рассчитаны на бытовые приборы. Трехфазные дизельные электростанции оптимальны для энергоснабжения промышленных потребителей, загородных коттеджей и пр. Расход топлива дизельных генераторов составляет 2 — 5 литров в час при средней нагрузке 20 — 100 кВт

Дизельные генераторы и дизельные электростанции призваны безупречно выполнять задачи энергоснабжения в любых условиях внешней среды. Однако такое оборудование требует качественного обслуживания, а именно: использования дизельного топлива надлежащего качества.

Основные типы электростанций, их особенности и параметры |

Основную часть электрической энергии вырабатывают: Тепловые станции ТЭС, которые подразделяются на конденсационные КЭС и теплофикационные ТЭЦ; Атомные электрические станции АЭС, Гидро-электрические станции ГЭС и гидроаккумулирующие станции (ГАЭС) Незначительную часть вырабатывают дизельные ДЭС,  а  также ТЭС с  газотурбинными ГТУ и парогазовыми установками ПГУ.

Тепловые конденсационные электрические станции (КЭС)

На тепловых электростанциях химическая энергия сжигаемого у топлива преобразуется в парогенераторе (котле) в энергию водяного пара, приводящего во вращение турбоагрегат (паровую турбину, соединенную с генератором). Механическая энергия вращения преобразуется генератором в электрическую. Основными особенностями КЭС являются: значительная удаленность от непосредственных потребителей электроэнергии, что определяет в основном выдачу мощности на высоких и сверхвысоких напряжениях, и блочный принцип построения электростанции.

Построение КЭС по блочному принципу дает определенные технико-экономические преимущества, которые заключаются в следующем: облегчается применение пара высоких и сверхвысоких параметров вследствие более простой системы паропроводов; упрощается и становится более четкой технологическая схема электростанции; уменьшается, а в отдельных случаях может вообще отсутствовать резервное вспомогательное тепломеханическое оборудование; сокращается объем строительных и монтажных работ; уменьшаются капитальные затраты на сооружение электростанции; обеспечивается удобное расширение электростанции блоками.

Наибольшие энергетические потери на КЭС имеют место в основном пароводяном контуре, а именно в конденсаторе, где отработавший пар, содержащий еще большое количество тепла, затраченного при парообразовании, отдает его циркуляционной воде. к. п. д.  КЭС не более 40—42%. Электроэнергия, вырабатываемая электростанцией, выдается на напряжении 110—750 кВ и лишь.

Теплофикационные электростанции — ТЭЦ

Этот вид электростанций предназначен для централизованного снабжения промышленных предприятий и городов электроэнергией и теплом. Являясь, как и КЭС, тепловыми электростанциями, они отличаются от последних использованием тепла отработавшего» в турбинах пара для нужд промышленного производства, а также для отопления, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения. При такой комбинированной выработке электроэнергии и тепла достигается значительная  экономия топлива по сравнению с раздельным энергоснабжением. Поэтому ТЭЦ получили широкое, распространение в районах (го-родах) с большим потреблением тепла и электроэнергии.

Специфика электрической части ТЭЦ определяется положением электростанции вблизи центров электрических нагрузок. В этих условиях часть мощности может выдаваться в местную сеть непосредственно на генераторном напряжении. С этой целью на электростанции создается обычно генераторное распределительное устройство (ГРУ). Избыток мощности выдается, как и в случае КЭС, энергосистему на повышенном напряжении. Существенной особенностью ТЭЦ является также повышенная мощность теплового оборудования по сравнению с электрической мощностью электростанции с учетом выдачи тепла.

Статьи по теме

Типы электростанций реферат по физике

Электрическая станция — совокупность установок, оборудования и аппаратуры, используемых непосредственно для производства электрической энергии, а также необходимые для этого сооружения и здания, расположенные на определённой территории. В зависимости от источника энергии различают: — тепловые электростанции (ТЭС), использующие природное топливо; — гидроэлектростанции (ГЭС), использующие энергию падающей воды запруженных рек; — атомные электростанции (АЭС), использующие ядерную энергию; — иные электростанции, использующие ветровую, солнечную, геотермальную и другие виды энергий. В нашей стране производится и потребляется огромное количество электроэнергии. Она почти полностью вырабатывается тремя основными типами электростанций: тепловыми, атомными и гидроэлектростанциями. В России около 75% энергии производится на тепловых электростанциях. ТЭС строят в районах добычи топлива или в районах потребления энергии. ГЭС выгодно строить на полноводных горных реках. Поэтому наиболее крупные ГЭС построены на сибирских реках. Енисее, Ангаре. Но также построены каскады ГЭС и на равнинных реках: Волге, Каме. АЭС построены в районах, где потребляется много энергии, а других энергоресурсов не хватает (в западной части страны). Основным типом электростанций в России являются тепловые (ТЭС). Эти установки вырабатывают примерно 67% электроэнергии России. На их размещение влияют топливный и потребительский факторы. Наиболее мощные электростанции располагаются в местах добычи топлива. ТЭС, использующие калорийное, транспортабельное топливо, ориентированы на потребителей. Принципиальная схема тепловой электростанции представлена на рис.1. Стоит иметь в виду, что в ее конструкции может быть предусмотрено несколько контуров — теплоноситель от тепловыделяющего реактора может не идти сразу на турбину, а отдать свое тепло в теплообменнике теплоносителю следующего контура, который уже может поступать на турбину, а может дальше передавать свою энергию следующему контуру. Также в любой электростанции предусмотрена система охлаждения отработавшего теплоносителя, чтобы довести температуру теплоносителя до необходимого для повторного цикла значения. Если поблизости от электростанции есть населенный пункт, то это достигается путем использования тепла отработавшего теплоносителя для нагрева воды для отопления домов или горячего водоснабжения, а если нет, то излишнее тепло отработавшего теплоносителя просто сбрасывается в атмосферу в градирнях (их можно видеть на рисунке обложки: из себя они представляют широкие конусообразные трубы). Конденсатором отработавшего пара на неатомных электростанциях чаще всего служат именно градирни. Рис.1 ТЭС, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. Среди ТЭС преобладают тепловые паротурбинные (ТПЭС), на которых тепловая энергия используется в парогенераторе для получения водяного пара высокого давления, приводящего во вращение ротор паровой турбины, соединённый с ротором электрического генератора (обычно синхронного генератора). В качестве топлива на таких ТЭС используют уголь (преимущественно), мазут, природный газ, лигнит, торф, сланцы. ТПЭС, имеющие в качестве привода электрогенераторов конденсационные турбины и не использующие тепло отработавшего пара для снабжения тепловой энергией внешних потребителей, называются конденсационными электростанциями. На ГРЭС вырабатывается около электроэнергии, производимой на ТЭС. ТПЭС, оснащенные теплофикационными турбинами и отдающие тепло отработавшего пара промышленным или коммунально-бытовым потребителям, называемым Атомная электростанция (АЭС), электростанция, в которой атомная (ядерная) энергия преобразуется в электрическую. Генератором энергии на АЭС является атомный реактор (см. Ядерный реактор). Тепло, которое выделяется в реакторе в результате цепной реакции деления ядер некоторых тяжёлых элементов, затем так же, как и на обычных тепловых электростанциях (ТЭС), преобразуется в электроэнергию. В отличие от ТЭС, работающих на органическом топливе, АЭС работает на ядерном горючем (в основном 233U, 235U. 239Pu). При делении 1 г изотопов урана или плутония высвобождается 22 500 квт ч, что эквивалентно энергии, содержащейся в 2800 кг условного топлива. Установлено, что мировые энергетические ресурсы ядерного горючего (уран, плутоний и др.) существенно превышают энергоресурсы природных запасов органического топлива (нефть, уголь, природный газ и др.). Это открывает широкие перспективы для удовлетворения быстро растущих потребностей в топливе. Кроме того, необходимо учитывать всё увеличивающийся объём потребления угля и нефти для технологических целей мировой химической промышленности, которая становится серьёзным конкурентом тепловых электростанций. Несмотря на открытие новых месторождений органического топлива и совершенствование способов его добычи, в мире наблюдается тенденция к относит увеличению его стоимости. Это создаёт наиболее тяжёлые условия для стран, имеющих ограниченные запасы топлива органического происхождения. Очевидна необходимость быстрейшего развития атомной энергетики, которая уже занимает заметное место в энергетическом балансе ряда промышленных стран мира. Первая в мире АЭС опытно-промышленного назначения мощностью 5 Мвт была пущена в СССР 27 июня 1954 г. в г. Обнинске. До этого энергия атомного ядра использовалась преимущественно в военных целях. Пуск первой АЭС ознаменовал открытие нового направления в энергетике, получившего признание на 1-й Международной научно-технической конференции по мирному использованию атомной энергии (август 1955, Женева). Принципиальная схема АЭС с ядерным реактором, имеющим водяное охлаждение, приведена на рис. 2. Тепло, выделяющееся в активной зоне реактора 1, отбирается водой (теплоносителем) 1-го контура, которая прокачивается через реактор циркуляционным насосом 2. Нагретая вода из реактора поступает в теплообменник (парогенератор) 3, где передаёт тепло, полученное в реакторе, воде 2-го контура. Вода 2-го контура испаряется в парогенераторе, и образующийся пар поступает в турбину 4. Рис. 2. Наи более часто на АЭС применяются 4 типа реакторов на тепловых нейтронах: 1) водо-водяные с обычной водой в качестве замедлителя и теплоносителя; 2) графито-водные с водяным теплоносителем и графитовым замедлителем; 3) тяжеловодные с водяным теплоносителем и тяжёлой водой в качестве замедлителя; 4) графито-газовые с газовым теплоносителем и графитовым замедлителем. Выбор преимущественно применяемого типа реактора определяется главным образом накопленным опытом в реакторостроении, а также наличием необходимого промышленного оборудования, сырьевых запасов и т. д. На АЭС США наибольшее распространение получили водо-водяные реакторы. Графито-газовые реакторы применяются в Англии. В атомной энергетике Канады преобладают АЭС с тяжеловодными реакторами. В зависимости от вида и агрегатного состояния теплоносителя создаётся тот или иной термодинамический цикл АЭС. Выбор верхней температурной границы термодинамического цикла определяется максимально допустимой температурой оболочек тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ), содержащих ядерное горючее, допустимой температурой собственно ядерного горючего, а также свойствами тенлоносителя, принятого для данного типа реактора. На АЭС, тепловой реактор которой охлаждается водой, обычно пользуются низкотемпературными паровыми циклами. Реакторы с газовым теплоносителем позволяют применять относительно более экономичные циклы водяного пара с повышенными начальными давлением и температурой. Тепловая схема АЭС в этих двух случаях выполняется 2- контурной: в 1-м контуре циркулирует теплоноситель, 2-й контур — пароводяной. При реакторах с кипящим водяным или высокотемпературным газовым теплоносителем возможна одноконтурная тепловая АЭС. В кипящих реакторах вода кипит в активной зоне, полученная пароводяная смесь сепарируется, и насыщенный пар направляется или непосредственно в турбину, или предварительно возвращается в активную зону для перегрева В высокотемпературных графито-газовых реакторах возможно применение обычного газотурбинного цикла. Реактор в этом случае выполняет роль камеры сгорания. При работе реактора концентрация делящихся изотопов в ядерном топливе постепенно уменьшается, т. е. ТВЭЛы выгорают. Поэтому со временем их заменяют свежими. Ядерное горючее перезагружают с помощью механизмов и приспособлений с дистанционным управлением. Отработавшие ТВЭЛы переносят в бассейн выдержки, а затем направляют на переработку. К реактору и обслуживающим его системам относятся: собственно реактор с биологической защитой, теплообменники, насосы или газодувные установки, осуществляющие циркуляцию теплоносителя; трубопроводы и арматура циркуляционного контура; устройства для перезагрузки ядерного горючего; системы спец. вентиляции, аварийного расхолаживания и др. В зависимости от конструктивного исполнения реакторы имеют отличительные особенности: в корпусных реакторах ТВЭЛы и замедлитель расположены внутри корпуса, несущего полное давление теплоносителя; в канальных реакторах ТВЭЛы, охлаждаемые теплоносителем, устанавливаются в специальных трубах-каналах, пронизывающих замедлитель, заключённый в тонкостенный кожух. Такие реакторы применяются в СССР (Сибирская, Белоярская АЭС и др.). При авариях в системе охлаждения реактора для исключения перегрева и нарушения герметичности оболочек ТВЭЛов предусматривают вызывает затопление прилегающих территорий, что приносит значительный материальный ущерб. ГЭС состоит из последовательной цепи гидротехнических сооружений, обеспечивающих необходимую концентрацию потока воды и создание напора, и энергетического оборудования, преобразующего энергию движущейся под напором воды в механическую энергию вращения, которая, в свою очередь, преобразуется в электрическую энергию. Напор ГЭС создаётся концентрацией падения реки на используемом участке плотиной, либо деривацией, либо плотиной и деривацией совместно. Основное энергетическое оборудование ГЭС размещается в здании ГЭС: в машинном зале электростанции — гидроагрегаты, вспомогательное оборудование, устройства автоматического управления и контроля; в центральном посту управления — пульт оператора-диспетчера или автооператор гидроэлектростанции. Повышающая трансформаторная подстанция размещается как внутри здания ГЭС, так и в отдельных зданиях или на открытых площадках. Распределительные устройства зачастую располагаются на открытой площадке. Здание ГЭС может быть разделено на секции с одним или несколькими агрегатами и вспомогательным оборудованием, отделённые от смежных частей здания. При здании ГЭС или внутри него создаётся монтажная площадка для сборки и ремонта различного оборудования и для вспомогательных операций по обслуживанию ГЭС. По установленной мощности (в Мвт) различают ГЭС мощные (свыше 250), средние (до 25) и малые (до 5). Мощность ГЭС зависит от напора Нб (разности уровней верхнего и нижнего бьефа), расхода воды Q (м3/сек), используемого в гидротурбинах, и кпд гидроагрегата hг. По ряду причин (вследствие, например, сезонных изменений уровня воды в водоёмах, непостоянства нагрузки энергосистемы, ремонта гидроагрегатов или гидротехнических сооружений и т.п.) напор и расход воды непрерывно меняются, а кроме того, меняется расход при регулировании мощности ГЭС. Различают годичный, недельный и суточный циклы режима работы ГЭС. По максимально используемому напору ГЭС делятся на высоконапорные (более 60 м), средненапорные (от 25 до 60 м) и низконапорные (от 3 до 25 м). На равнинных реках напоры редко превышают 100 м, в горных условиях посредством плотины можно создавать напоры до 300 м и более, а с помощью деривации — до 1500 м. Классификация по напору приблизительно соответствует типам применяемого энергетического оборудования: на высоконапорных ГЭС применяют ковшовые и радиально-осевые турбины с металлическими спиральными камерами; на средненапорных — поворотнолопастные и радиально-осевые турбины с железобетонными и металлическими спиральными камерами, на низконапорных — поворотнолопастные турбины в железобетонных спиральных камерах, иногда горизонтальные турбины в капсулах или в открытых камерах. Подразделение ГЭС по используемому напору имеет приблизительный, условный характер. По схеме использования водных ресурсов и концентрации напоров ГЭС обычно подразделяют на русловые, приплотинные, деривационные с напорной и безнапорной деривацией, смешанные, гидроаккумулирующие и приливные. В русловых и приплотинных ГЭС напор воды создаётся плотиной, перегораживающей реку и поднимающей уровень воды в верхнем бьефе. При этом неизбежно некоторое затопление долины реки. В случае сооружения двух плотин на том же участке реки площадь затопления уменьшается. На равнинных реках наибольшая экономически допустимая площадь затопления ограничивает высоту плотины. Русловые и приплотинные ГЭС строят и на равнинных многоводных реках и на горных реках, в узких сжатых долинах. В состав сооружений русловой ГЭС, кроме плотины, входят здание ГЭС и водосбросные сооружения. Состав гидротехнических сооружений зависит от высоты напора и установленной мощности. У русловой ГЭС здание с размещенными в нём гидроагрегатами служит продолжением плотины и вместе с ней создаёт напорный фронт. При этом с одной стороны к зданию ГЭС примыкает верхний бьеф, а с другой — нижний бьеф. Подводящие спиральные камеры гидротурбин своими входными сечениями закладываются под уровнем верхнего бьефа, выходные же сечения отсасывающих труб погружены под уровнем нижнего бьефа. В соответствии с назначением гидроузла в его состав могут входить судоходные шлюзы или судоподъёмник, рыбопропускные сооружения, водозаборные сооружения для ирригации и водоснабжения. В русловых ГЭС иногда единственным сооружением, пропускающим воду, является здание ГЭС. В этих случаях полезно используемая вода последовательно проходит входное сечение с мусорозадерживающими решётками, спиральную камеру, гидротурбину, отсасывающую трубу, а по специальным водоводам между соседними турбинными камерами производится сброс паводковых расходов реки. Для русловых ГЭС характерны напоры до 30—40 м; к простейшим русловым ГЭС относятся также ранее строившиеся сельские ГЭС небольшой мощности. На крупных равнинных реках основное русло перекрывается земляной плотиной, к которой примыкает бетонная водосливная плотина и сооружается здание ГЭС. Такая компоновка типична для многих отечественных ГЭС на больших равнинных реках. Волжская ГЭС им. 22-го съезда КПСС — наиболее крупная среди станций руслового типа. Самые мощные ГЭС сооружены на Волге, Каме, Ангаре, Енисее, Оби и Иртыше. Каскад гидроэлектростанций представляет собой группу ГЭС, расположенных ступенями по течению водного потока с целью полного последовательного использования его энергии. Установки в каскаде обычно связаны общностью режима, при котором водохранилища верхних ступеней регулирующе влияют на водохранилища нижних ступеней. На основе ГЭС восточных районов формируются промышленные комплексы, специализирующиеся на энергоемких производствах. В Сибири сосредоточены наиболее эффективные по технико- экономическим показателям ресурсы. Одним из примеров этого может служить Ангаро-Енисейский каскад, в состав которого входят самые крупные гидроэлектростанции страны: Саяно-Шушенская (6,4 млн. кВт), Красноярская (6 млн. кВт), Братская (4,6 млн. кВт), Усть-Илимская (4,3 Ветроэлектростанция вырабатывает электроэнергию в результате преобразования энергии ветра. Основное оборудование станции — ветродвигатель и электрический генератор. Сооружают преимущественно в районах с устойчивым ветровым режимом. Геотермическая электростанция — паротурбинная электростанция, использующая глубинное тепло Земли. В вулканических районах термальные глубинные воды нагреваются до температуры свыше 100?С на сравнительно небольшой глубине, откуда они по трещинам в земной коре выходят на поверхность. На геотермических электростанциях пароводяная смесь выводится по буровым скважинам и направляется в сепаратор, где пар отделяется от воды; пар поступает в турбины, а горячая вода после химической очистки используется для нужд теплофикации. В России подобные электростанции сооружены на Камчатке: Паужетская (11 тыс. кВт) Функционирование тепловых, атомных и гидравлических электростанции негативно влияет на состояние окружающей среды. Поэтому в настоящее время большое внимание уделяется изучению возможностей использования нетрадиционных, альтернативных источников энергии. Практическое применение уже получили энергия приливов и отливов и внутреннее тепло Земли. Ветровые энергоустановки имеются в жилых поселках Крайнего Севера. Ведутся работы по изучению возможности использования биомассы в качестве источника энергии. В будущем, возможно, огромную роль будет играть гелиоэнергетика. В США и Франции построены установки, которые работают на энергии Солнца. Список литературы: 1. Аргунов П. П., Гидроэлектростанции, К., 1980; 2. Бернштейн Л. Б., Приливные электростанции в современной энергетике, М., 1981; 3. Гидроэнергетические установки, под редакцией Д. С. Щавелева, Л., 1972. 4. Рыжкин В. Я., Тепловые электрические станции, М., 1976; 5. Канаев А. А., Атомные энергетические установки, Л., 1971; 6. Атомные электрические станции. Маргулова Т.Х., Подушко Л.А. М.: Энергоиздат, 1982. 7. И.Х.Ганев. Физика и расчет реактора. Учебное пособие для вузов. М, 1992, Энергоатомиздат. 8. Л.В.Матвеев, А.П.Рудик. Почти все о ядерном реакторе. М., 1990, Энергоатомиздат.

Типы запуска электростанций

Дизельные генераторные установки в зависимости от назначения и мощности
могут запускаться разными способами:

• ручным запуском — с помощью шнура;
• электрическим запуском от аккумулятора — поворотом ключа;
• автоматическим запуском — при падении напряжения в основной электрической сети

Ручной режим запуска

Это самый простейший вариант. Дернул шнур — и дизельная электростанция заводится. Правда, на дизель-генераторах с мощностью от 5 кВт такой запуск так просто не проходит — требуется достаточная физическая сила, и не каждый может справиться с этой задачей.
Чаще всего ручной запуск характерен для мобильных дизельных установок, которые не связаны с основной сетью. Такие дизельные электростанции нужны при аварийных работах (например, питание насосов пожарной службы, питание сварочных аппаратов) и на выездных мероприятиях (концерты, презентации, выставки и прочее).

Электрический стартер

В данном случае дизель-генераторная установка запускается одним поворотом ключа подобно тому, как запускается автомобиль. Электрическим стартером оснащаются многие современные модели дизель-генераторных установок. Более того, для дизельных электростанций с воздушным охлаждением обычно возможны два типа запуска: и электрический, и ручной.
Вполне очевидно, что справиться с электрическим запуском дизельной электростанции может любой человек — особой физической силы в данном случае не требуется.

Автоматический режим запуска

Это один из самых популярных и востребованных режимов — ведь запуск и отключение дизельной электростанции происходит без участия человека.
Как только в основной сети падает напряжение, дизель-генераторная установка включается самостоятельно, поскольку она находится в дежурном режиме. Время между падением напряжения в основной сети и запуском электростанции обычно не превышает 3-10 секунд. После того, как основная сеть вновь начинает функционировать нормально, дизельная электростанция несколько минут работает на холостом ходу, охлаждая генератор, а затем вновь переходит в дежурный режим.
Плюс такого подхода в том, что электростанция подзаряжается автоматически, опять же без участия человека. И, конечно же, обилие дополнительных опций позволяет отрегулировать автоматический режим запуска в полном соответствии с нуждами арендатора.
Дизельные электростанции с автоматическим режимом особенно актуальны для загородных домов, производства, даже офисных зданий, где отключение электричества может существенно повлиять на режим работы или существования.
И в этом случае аренда дизель-генератора с автоматическим способом запуска
сводит подобные проблемы к минимуму

Открытый урок по географии, на тему:»Электроэнергетика. Типы электростанций, их достоинства и недостатки, факторы размещения. Доля различных типов электростанций в производстве электроэнергии России. ЛЭП. Альтернативная электроэнергетика».

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Школа №21 города Донецка»

Открытый урок

9 – А класс

Тема. Электроэнергетика. Типы электростанций, их достоинства и недостатки, факторы размещения. Доля различных типов электростанций в производстве электроэнергии России. ЛЭП. Альтернативная электроэнергетика. Негативное влияние различных типов электростанций на окружающую среду.

Практическая работа № 6. «Обозначение на контурной карте районов угледобычи и нефте-, газопроводов, электростанций».

Подготовил:

Носенко Д.М.,

учитель географии

Донецк-2019

9-А класс

Урок №26

Тема урока: Электроэнергетика. Типы электростанций, их преимущества и недостатки, факторы размещения. Доля различных типов электростанций в производстве электроэнергии России. ЛЭП. Альтернативная электроэнергетика. Негативное влияние различных типов электростанций на окружающую среду.

Практическая работа № 6. «Обозначение на контурной карте районов угледобычи и нефте-, газопроводов, электростанций».

Цель:

— образовательная: сформировать понятие об электроэнергетике региона, о видах электростанций на территории нашего края, выявить преимущества и недостатки в их развитии;

— развивающая: развить навыки работы с картой и атласом; развить умение сравнивать, анализировать, выделять главное;

— воспитательная: воспитать патриотизм, любознательность, краеведческий подход.

Оборудование: карта Донецкой области, атлас, раздаточный материал, проектор, экран, ноутбук, контурные карты.

Тип урока: урок формирования новых знаний.

Ход урока

I. Организационный момент.

— Цели и задачи урока.

— Разделение класса на команды «Энергия» и «Искра».

II. Актуализация опорных знаний

1. Вопросы учителя

— Назовите способы добычи каменного угля.

— Назовите крупнейшие угольные бассейны и нефтегазоносные районы России.

— В европейской или азиатской части России добываются в основном топливные ресурсы.

— Почему в Донецком крае появился каменный уголь?

2. Составить из 5 понятий 5 предложений.

угольные шахты, антрацит, Западная Сибирь, буровая скважина, шахта им. Засядько.

Команда «Искра»

топливная пром-сть, Поволжье, шахта им. Скочинского, керосин, карьерный способ.

3. Выберите лишние слова

Команда «Энергия»

— угольная, нефтяная, энергетика, горюче-сланцевая;

— Засядько, Гурьев, Юз, Ковалевский;

— энергетический, коксующий, металлургический, антрацит;

Команда «Искра»

— ТЭС. ВЭС. АЭС, БЭС;

— шахта им. Абакумова, шахта им. Скочинского, шахта им. Ленина, шахта им. Засядько;

— Донецк, Ясиноватая, Макеевка, Шахтерск.

III. Мотивация учебной деятельности

Земля – не рабыня наша, а мать.

Солнце – не отчим, а родной отец.

Леса – наши братья, реки – сёстры.

Дожди, ветры, снега – добрые гости.

А мы на Земле – мудрые хозяева.

Учитель. Проанализируйте данное стихотворение.

IV. Изучение нового материала.

1. Значение отрасли хозяйства

Электроэнергетика – основная отрасль экономики, которая вырабатывает, передает и трансформирует электроэнергию. Электроэнергетика нашего края тесно взаимосвязана с энергетическим машиностроением, угольной пром-стью, транспортом и другими отраслями народного хозяйства.

2. История развития отрасли в Донбассе

— Штеровская ГРЭС; Северодонецкая ГРЭС,

— Зуевская ГРЭС;

— Построена первая линия электропередач между Штеровкой и Кадиевкой (1929г.)

— Выступление учащейся с презентацией на тему: «История развития Зуевской ГРЭС»

3. Отраслевой состав электроэнергетики

Электроэнергетика:

-ТЭС, ГРЭС, ТЭЦ;

-АЭС,

-ГЭС,

-альтернативные источники энергии: солнечная, ветровая, геотермальная, приливная, биоэнергетика,

— ЛЭП.

Это большое и многоотраслевое хозяйство. В состав электроэнергетики входят не только разные виды электростанций, но и обширная сеть электропередач. В настоящее время вся электроэнергия нашего края вырабатывается на тепловых электростанциях. Почему?

3. Технологические особенности отрасли

Учитель. Тепловые электростанции сжигают топливо, нагревают воду, превращают ее в пар, который подают под давлением на газовые турбины. Энергетический уголь, природный газ, мазут используют как топливо. Среди тепловых электростанций выделяют конденсационные и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). На конденсационных электростанциях отработанный водяной пар конденсируется и снова подается в котел для нагревания. Конденсационные ТЭС производят только электроэнергию. ТЭЦ производят одновременно электрическую и тепловую электроэнергию (горячую воду или пар), которую направляют по трубам для обогрева жилых домов, предприятий. ТЭЦ обычно строят в больших городах, поскольку передача пара или горячей воды возможна на расстояние не более 20 км.

Выступление учащегося с презентацией. Несмотря на разнообразие конструкций, работа всех ТЭС осуществляется по общей схеме. В котел постоянно подается топливо в виде угля, газа, торфа, мазута или горючих сланцев. На многих электростанциях используется заранее приготовленная угольная пыль. Вместе с топливом поступает воздух в подогретом виде, выполняющий функцию окислителя. В процессе горения топлива создается тепло, нагревающее воду в паровом котле. Происходит образование насыщенного пара, подаваемого в паровую турбину через паропровод. Далее тепловая энергия становится механической. Вал и остальные движущиеся части турбины связаны между собой и представляют единое целое. Струя пара под высоким давлением и при высокой температуре выходит из сопел и воздействует на лопатки турбины. Закрепленные на диске, они начинают вращаться и приводят в движение вал, соединенный с генератором. В результате вращения происходит преобразование механической энергии в электрический ток. Пройдя через паровую турбину, пар снижает свою температуру и давление. Далее он попадает в конденсатор и прокачивается по трубкам, охлаждаемым водой. Здесь пар окончательно превращается в воду и поступает в деаэратор для очистки от растворенных газов. Очищенная вода с помощью насоса подается в котельную установку через подогреватель.
Учитель. В соответствии с видами и назначением поставляемой электроэнергии, тепловые станции могут быть районными и промышленными. Районные установки известны как ГРЭС и предназначены для обслуживания всех потребителей региона. Электростанции, вырабатывающие тепло, называются ТЭЦ. Мощность районных станций превышает 1 млн. кВт. Промышленные электростанции предназначены для электро- и теплоснабжения конкретных предприятий и производственных комплексов. Их мощность значительно меньше, чем у ГРЭС и устанавливается в соответствии с потребностями того или иного объекта.
4. Размещение ТЭС

Большие ТЭС размещают в районах добычи топлива, вблизи рек, которые дают воду для охлаждения. Это экономически выгодно, потому что перевозить топливо в несколько раз дороже, чем передавать электроэнергию линиями электропередач.

Первая тепловая станция, построенная в 1926 году на территории Донбасса, – Штеровская ГРЭС, а на территории Донецкой области – Зуевская ГРЭС. Сегодня на территории Донецкого региона работают крупнейшие тепловые электростанции: Углегорская – крупнейшая в Европе: 3,6 ГВт; Старобешевская – 2,0 ГВт; Славянская – 1,8 ГВт; Кураховская – 1,49 ГВт; Зуевская – 1,215 ГВт; Мироновская – 0,085 ГВт; Зуевская ЭТЭЦ; Краматорская-4.

5. Нетрадиционные источники энергии

На территории нашего края необходимо использовать альтернативные источники энергии. Ветер и солнечную энергию можно использовать для выработки электричества, биомассу: древесные опилки, солому – для отопления.

а) ветровая энергетика

Возле села Безыменное Новоазовского района расположена ветровая электростанция (Новоазовская ВЭС), которая вырабатывала электроэнергию до 2015года. В настоящий момент не работает, так как находится на линии соприкосновения враждующих сторон.
б) солнечная энергетика

На территории Донецкого края можно использовать энергию Солнца. По количеству солнечных дней в году южная часть края не уступает Крыму и Причерноморью. Потенциал солнечной энергии здесь очень высок, поэтому этот регион является перспективным в этом направлении развития альтернативной энергетики.

6. Энергосистема

Электроэнергия передается по высоковольтным линиям электропередач (ЛЭП) на любые расстояния. Целесообразно использовать необходимое количество электроэнергии для нужд районов, через территорию которых проходят ЛЭП.

В 1929 году от Штеровки до Кадиевки была построена первая линия электропередач напряжением 110 кВт. Электростанции соединяются между собой ЛЭП и образуют энергосистемы. Это обеспечивает бесперебойное и равномерное обеспечение электроэнергией значительных по размерам районов, охваченных энергосистемой.

7. Проблемы и перспективы развития электроэнергетики

На современном этапе остро стоит проблема модернизации энергетического хозяйства. Устаревшие технологии сжигания угля, мазута, газа, высокий уровень сработанности оборудования приводят к превышению затрат топлива и огромным выбросам вредных веществ в атмосферу. Основная доля электроэнергии используется для потребности промышленности, где очень большие потери электроэнергии в результате бесхозяйственности и применения неэффективных технологий производства.

Для уменьшения выбросов вредных веществ в атмосферу и эффективного использования энергии как приоритетного направления энергетической политики региона необходимо: увеличивать объемы использования природного газа на ТЭС за счет уменьшения его затрат в металлургии и других отраслях хозяйства; повышать эффективность использования топлива разных видов; внедрять эффективные и экономически рентабельные очистительные устройства и их системы; совершенствовать структуру промышленности; внедрять энергосберегающие технологии, оборудование и бытовые приборы.

Учитель. Проблемные вопросы командам

— Каковы перспективы в развитии электроэнергетики в целом на территории нашего края?

— Целесообразно ли закрывать ТЭС в связи с негативным их влиянием на окружающую среду?

8. Практическая работа № 6. «Обозначение на контурной карте районов угледобычи и нефте-, газопроводов, электростанций».

V. Закрепление изученного материала.

1. Ответьте на вопросы.

-Что входит в отраслевой состав электроэнергетики?

-Каково значение электроэнергетики в хозяйстве региона?

-Что такое ТЭЦ, ТЭС? В чем их отличие?

-Почему в Донбассе были построены только тепловые электростанции?

— Какие нетрадиционные виды энергии используются в нашем регионе?

-Каковы проблемы и перспективы развития электроэнергетики нашего края?

2.Закончите предложения

-Возле села Безыменное Новоазовского района расположена … электростанция, которая называется …

— ТЭЦ производят одновременно… и …

— Крупнейшая ТЭС Донецкого края — …

— Первая ТЭС Донецкого края — …

— ГРЭС – это…

3. Метод ПРЕСС

— Я считаю, что…

— Потому, что…

— Примеры:…

— Вывод. Итак, я считаю, что…

VI. Подведение итогов

1. Итоги урока.

2. Рефлексия.

3. Выставление оценок.

Домашнее задание:

— прочитать § 13, устно ответить на вопросы в конце параграфа.

Творческое задание. Подготовить сообщения на тему: «Развитие биоэнергетики в нашем крае».

Типы электростанций — презентация онлайн

Исследовательская работа на тему:
“Виды электростанций”
Выполнил студент 3 курса группы ЭЛС 932 Яковенко Дмитрий
Проверила Куриленко А. В.
Цель
Изучить виды электростанции
Основные особенности электростанции
Задачи
Изучить принцип работы различных электростанций
Сравнить различные виды электроэнергии
Виды электростанций
В зависимости от источника энергии различают следующие типы электростанций:
•Тепловые электростанции (ТЭС), использующие природное топливо. Они делятся на конденсационные
(КЭС) и теплофикационные (ТЭЦ)
•Гидравлические электростанции (ГЭС) и гидроаккумулирующие (ГАЭС), использующие энергию падающей
воды
•Атомные электростанции (АЭС), использующие энергию ядерного распада
•Дизельные электростанции (ДЭС)
•ТЭС с газотурбинными (ГТУ) и парогазовыми установками (ПГУ)
•Солнечные электростанции (СЭС)
•Ветровые электростанции (ВЭС)
•Геотермальные электростанции (ГЕОТЭС)
•Приливные электростанции (ПЭС)
Тепловые электростанции
Теплова́я электроста́нция (или теплова́я
электри́ ческая ста́нция) — электростанция,
вырабатывающая электрическую энергию за
счёт преобразования химической
энергии топлива в процессе сжигания в
тепловую, а затем в механическую энергию
вращения вала электрогенератора. В качестве
топлива широко используются
различные горючие ископаемые
топлива: уголь, природный газ, реже — мазут,
ранее — торф и горючие сланцы. Многие
крупные тепловые станции вырабатывают лишь
электричество — традиционно ГРЭС, в
настоящее время КЭС; средние станции могут
также использоваться для выработки тепла
в схемах теплоснабжения (ТЭЦ).
Теплоэлектроцентраль
Тѐплоэлѐктроцентра́ль (ТЭЦ) —
разновидность тепловой электростанции,
которая не только
производит электроэнергию, но и является
источником тепловой энергии в
централизованных системах теплоснабжения
(в виде пара и горячей воды, в том числе и для
обеспечения горячего
водоснабжения и отопления жилых и
промышленных объектов).
Дизельная электростанция
Ди́зельная электроста́нция (дизель-генераторная
установка, дизель-генератор) — стационарная или
подвижная энергетическая установка, оборудованная
одним или несколькими электрическими
генераторами с приводом от дизельного двигателя
внутреннего сгорания.
Солнечная электростанция
Солнечная электростанция (СЭС) — инженерное
сооружение, преобразующее солнечную радиацию
в электрическую энергию. Способы
преобразования солнечной радиации различны и
зависят от конструкции электростанции.
Ветряная электростанция
Ветряная электростанция — это
несколько ВЭУ, собранных в одном или
нескольких местах и объединённых в
единую сеть. Крупные ветровые
электростанции могут состоять из 100 и
более ветрогенераторов.
Особенности электростанций
1. ТЭС Загрязняют среду, используют невоспроизводимые ресурсы. Дешево стоят, могут размешаться
повсеместно.
На их размещение влияют топливный и потребительский факторы. Наиболее мощные электростанции
располагаются в местах добычи топлива. ТЭС, использующие калорийное, транспортабельное топливо,
ориентированы на потребителей.
Теплоэлектростанции на традиционных видах топлива (угле, газе, мазуте, торфе) могут быть двух видов:
конденсационные (когда прошедший через турбину отработанный пар охлаждается, конденсируется и вновь
поступает в котел) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) , в которых отработанный пар затем используется для
отопления. ТЭЦ строят обычно в крупных городах, поскольку передача пара или горячей воды пока возможна
на расстояние не более 20 км.
Конденсационные электростанции, обслуживающие большие территории, называют государственными
районными электростанциями (ГРЭС)
2.ГидроЭлектростанции ГЭС, выгодно строить на полноводных горных реках, но имеются также и на
равнинных. В горных районах обычно возводятся высоконапорные ГЭС, на равнинных реках действуют
установки с меньшим напором, но большим расходом воды. Низкая себестоимость энергии, не загрязняет
природу, возобновляемые ресурсы, можно быстро вкл и выкл, использование в период пиковых нагрузок,
низкая себестоимость. Длительная и дорогая стройка, занимает большую территорию, не дает плыть рыбам.
3.Атомные станции. Отсутствие вредных выбросов, малые объема топлива, после ее переработки можно
использовать еше раз, низкая себестоимость энергии.
Основными особенностями размещения АЭС является их удаление от населенных пунктов, которых не видно
в непосредственной близости на снимках. Коэффициент использования установленной мощности на АЭС
составляет более 80 %
Схема работы ТЭЦ
Схема работы ТЭЦ достаточно проста. В топку одновременно поступают топливо и разогретый воздух — окислитель.
Наиболее распространенное топливо на российских ТЭЦ – измельченный уголь. Тепло от сгорания угольной пыли
превращает воду, поступающую в котел в пар, который затем под давлением подается на паровую турбину. Мощный
поток пара заставляет ее вращаться, приводя в движение ротор генератора, который преобразует механическую
энергию в электрическую. Далее пар, уже значительно утративший свои первоначальные показатели – температуру и
давление – попадает в конденсатор, где после холодного «водяного душа» он опять становится водой. Затем
конденсатный насос перекачивает ее в регенеративные нагреватели и далее — в деаэратор. Там вода освобождается
от газов – кислорода и СО2, которые могут вызвать коррозию. После этого вода вновь подогревается от пара и
подается обратно в котел.
Схема работы ГЭС
Сегодня гидроэлектростанции — это огромные сооружения на гигаватты
установленной мощности. Однако принцип работы любой ГЭС остается в целом
достаточно простым, и везде почти полностью одинаковым. Напор воды,
направленный на лопасти гидротурбины, приводит ее во вращение, а гидротурбина в
свою очередь, будучи соединена с генератором, вращает генератор. Генератор
вырабатывает электроэнергию, которая и подается на трансформаторную станцию, а
затем и на ЛЭП. В машинном зале гидроэлектростанции установлены гидроагрегаты,
которые преобразуют энергию потока воды в энергию электрическую, а
непосредственно в здании гидроэлектростанции располагаются все необходимые
распределительные устройства, а также устройства управления и контроля работы ГЭС.
Мощность гидроэлектростанции зависит от количества и от напора воды, проходящей
через турбины. Непосредственно напор получается благодаря направленному
движению потока воды. Это может быть вода накопленная у плотины, когда в
определенном месте на реке строится плотина, или же напор получается благодаря
деривации потока, — это когда вода отводится от русла по специальному туннелю или
каналу. Так, гидроэлектростанции бывают плотинными, деривационными и плотиннодеривационными. Наиболее распространенные плотинные ГЭС имеют в своей основе
плотину, перегораживающую русло реки. За плотиной вода поднимается,
накапливается, создавая своего рода водяной столб, обеспечивающий давление и
напор. Чем выше плотина — тем сильнее напор. Самая высокая в мире плотина имеет
высоту 305 метров, это плотина на Цзиньпинской ГЭС мощностью 3,6 ГВт, что на реке
Ялунцзян в западной части провинции Сычуань на Юго-Западне Китая.
Схема работы AЭС
В качестве распространенного топлива для атомных электростанций применяется уран. Реакция деления осуществляется
в основном блоке атомной электростанции – ядерном реакторе.
Существует несколько типов ядерных реакторов. Наибольшее распространение получили тpи основных типа pеактоpов,
различающихся, главным обpазом, топливом, теплоносителем, пpименяемым для поддержания нужной темпеpатуры
активной зоны, и замедлителем, используемым для снижения скоpости нейтpонов, выделяющихся в пpоцессе pаспада и
необходимых для поддеpжания цепной pеакции.
Вывод
Существует огромное количество электростанции.
ГЭС лучше использовать где много воды
Ветряную электростанцию лучше использовать где сильные ветры.
Солнечную электростанцию лучше использовать где много солнца.
Разных условиях лучше всего использовать определенную электростанцию.

их преимущества и недостатки, разновидности, классификация. Преимущества гидравлических электростанций

Электростанцией называется комплекс зданий, сооружений и оборудования, предназначенный для выработки электрической энергии. То есть, электростанции преобразуют различные виды энергий в электрическую. Наиболее распространенными типами электростанций являются:

— гидроэлектростанции;
— тепловые;
— атомные.

Гидроэлектростанция (ГЭС) — это электростанция, преобразующая энергию движущейся воды в электрическую энергию. Устанавливаются ГЭС на реках. При помощи плотины создается перепад высот воды (до и после плотины). Возникающий напор воды приводит в движение лопасти турбины. Турбина приводит в действие генераторы, которые вырабатывают электроэнергию.

В зависимости от мощности , гидроэлектростанции подразделяются на: малые (до 5 МВт), средние (5-25 МВт) и мощные (свыше 25 МВт). По максимально используемому напору они делятся на: низконапорные (максимальный напор — от 3 до 25 м), средненапорные (25-60 м) и высоконапорные (свыше 60 м). Также ГЭС классифицируют по принципу использования природных ресурсов: плотинные, приплотинные, деривационные и гидроаккумулирующие.

Преимуществами гидроэлектростанций
являются: выработка дешевой электроэнергии, использование возобновляемой энергии, простота управления, быстрый выход на рабочий режим. Кроме того, ГЭС не загрязняют атмосферу. Недостатки: привязанность к водоемам, возможное затопление пахотных земель, пагубное влияние на экосистему рек. ГЭС можно строить только на равнинных реках (из-за сейсмической опасности гор).

Тепловая электростанция (ТЭС)
вырабатывает электроэнергию за счет преобразования тепловой энергии, полученной в результате горения топлива. Топливом на ТЭС является: природный газ, уголь, мазут, торф или горячие сланцы.

В результате горения топлива в топках паровых котлов, происходит преобразование питательной воды в перегретый пар. Этот пар с определенной температурой и давлением по паропроводу подается в турбогенератор, где и происходит получение электрической энергии.

Тепловые электростанции подразделяются на:

— газотурбинные;

— котлотурбинные;

— комбинированного цикла;

— на базе парогазовых установок;
— на основе поршневых двигателей.

Котлотурбинные ТЭС
, в свою очередь делятся на конденсационные (КЭС или ГРЭС) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).

Преимущества теплоэлектростанций

— малые финансовые затраты;

— высокая скорость строительства;

— возможность стабильной работы вне зависимости от сезона.

Недостатки ТЭС

— работа на невозобновляемых ресурсах;

— медленный выход на рабочий режим;

— получение отходов.

Атомная электростанция (АЭС)
— станция, в которой получение электроэнергии (или тепловой энергии) происходит за счет работы ядерного реактора. За 2015 год все почти 11% электроэнергии.

Ядерный реактор при работе передает энергию теплоносителю первого контура. Этот теплоноситель поступает в парогенератор, где нагревает воду второго контура. В парогенераторе происходит преобразование воды в пар, который поступает в турбину и приводит в движение электрогенераторы. Пар после турбины поступает в конденсатор, где охлаждается водой из водохранилища. В качестве теплоносителя первого контура используется, в основном, вода. Однако, для этой цели можно использовать еще свинец, натрий и другие жидкометаллические теплоносители. Количество контуров может быть разным.

АЭС классифицируются
по типу используемого реактора. В атомных электростанциях используются два вида реакторов: на тепловых и на быстрых нейтронах. Реакторы первого типа подразделяются на: кипящие, водоводяные, тяжеловодные, газоохлаждаемые, графито-водные.

В зависимости от вида получаемой энергии, атомные электростанции бывают двух типов:

Станции, предназначенные для выработки электроэнергии.

Станции, предназначенные для получения электрической и тепловой энергии (АТЭЦ).

Преимущества атомных электростанций:

— независимость от источников топлива;

— экологическая чистота;

Главный недостаток станций этого типа
— тяжелые последствия в случае аварийных ситуаций.

Кроме перечисленных электростанций еще бывают: дизельные, солнечные, приливные, ветровые, геотермальные.

Электрические станции являются важнейшей частью жизни каждого человека, поскольку они преобразуют энергию в электроэнергию. Одна станция представляет собой целый комплекс мероприятий, искусственных и естественных подсистем, которые служат для превращения и распределения всех видов источников энергии. Весь процесс можно разделить на несколько этапов:

1. Процесс добычи и переработки первичного источника энергии.
2. Доставка на электростанцию.
3. Процесс превращения первичной энергии во вторичную.
4. Распределение вторичной (электрической или между потребителями.

Электроэнергетика включает в себя производство энергии на станции и последующую ее доставку по линиям электропередач. Такие важнейшие элементы данной цепочки, как электрические станции различаются по типу первичных источников, которые доступны в данном регионе.

Рассмотрим некоторые виды преобразовательных процессов подробнее, а также достоинства и недостатки каждого из них.

Относятся к группе традиционной энергетики и занимают значительную долю выработки электроэнергии мирового масштаба (приблизительно 40%). Достоинства и недостатки ТЭС приведены в следующей таблице:

Используют в качестве первичного источника энергии например, водохранилища и реки. Достоинства и недостатки ГЭС также сведены в таблицу.

Атомные электростанции (АЭС) — комплекс установок и мероприятий, предназначенных для которая выделяется в результате деления атомных ядер, в тепловую, а далее и в Важнейшим элементом данной системы является а также комплекс сопутствующих устройств. В таблице ниже приведены достоинства и недостатки АЭС.

Не менее важным этапом становится транспортировка топливных ресурсов к электростанции. Этот процесс может быть осуществлен несколькими способами, у каждого из которых есть свои достоинства и недостатки. Рассмотри основные способы транспортировки:

• Водный транспорт. Доставка осуществляется при помощи танкеров и бункеровщиков.
• Автомобильный транспорт. Транспортировка осуществляется в цистернах. Возможность перевозить только жидкое или газообразное топливо определяет существующие достоинства и недостатки автомобильного транспорта.
• Железнодорожный транспорт. Доставка в цистернах и открытых вагонах на большие расстояния.
• Подвесные и редко используются и только на очень короткие расстояния.

Недостатки гидроэлектростанций

• Большие водохранилища затопляют значительные участки земли, которые могли бы использоваться с другими целями. Целые города становились жертвами водохранилищ, что вызывало массовые переселения, недовольство и экономические трудности.
• Разрушение или авария плотины большой ГЭС практически неминуемо вызывает катастрофическое наводнение ниже по течению реки.
• Сооружение ГЭС неэффективно в равнинных районах.
• Протяженная засуха снижает и может даже прервать производство электроэнергии. ГЭС.
• Уровень воды в искусственных водохранилищах постоянно и резко меняется. На их берегах строить загородные дома не стоит!
• Плотина снижает уровень растворенного в воде кислорода, поскольку нормальное течение реки практически останавливается. Это может привести к гибели рыбы в искусственном водохранилище и поставить под угрозу растительную жизнь в самом водохранилище и вокруг него.
• Плотина может нарушить нерестовый цикл рыбы. С этой проблемой можно бороться, сооружая рыбоходы и рыбоподъемники в плотине или перемещая рыбу в места нереста с помощью ловушек и сетей. Однако это приводит к удорожанию строительства и эксплуатации ГЭС.

Вопрос

С учетом всех проблем использования природного топлива и ядерной энергии для производства электричества почему бы не сооружать больше гидроэлектростанций? В мире огромное количество рек. Разве не стоит строить как можно больше гидростанций?

Ответ

Большинство мест для строительства гидроэлектростанций уже используются. Количество плотин и водохранилищ, которые можно построить на реке, ограниченно. Энергия, отбираемая электростанцией у реки, уже не может использоваться ниже по течению. Если на реке построить слишком много электростанций, неминуемы экономические конфликты, связанные с распределением энергии.

Традиционно источником дешевой электрической энергии являются гидроэлектростанции (ГЭС). В них энергетический потенциал огромных масс воды преобразуется в электроэнергию.

Что такое ГЭС и как они работают

Чаще всего для них на реках сооружаются плотины
, благодаря которым образуются огромные хранилища водного ресурса. При этом река, на которой предполагается строить электростанцию, должна быть полноводной, чтобы наверняка круглогодично обеспечивать водой турбины электрогенераторов. Кроме того, она должна иметь максимально большой уклон. Идеальным вариантом для строительства ГЭС являются образуемые руслами рек каньоны.

Создаваемая для размещения станции плотина и другие гидротехнические сооружения обеспечивают нужный напор водяного потока, вращающего лопасти гидротурбин и роторы электрогенераторов. Помимо использования напора воды для производства электроэнергии может использоваться естественный ток водяного потока, называемый деривацией. Иногда одновременно используется оба варианта энергии воды.

Необходимое электростанции оборудование для выработки электроэнергии монтируется непосредственно в помещении гидроэлектростанции. Там в отдельных залах устанавливаются агрегаты, которые напрямую преобразуют силу водяного потока в механическую энергию турбин, а затем в электроэнергию.

Кроме того ГЭС должна быть оснащена другим различным оборудованием, с помощью которого организуется контроль работы станции, управление нею. Нормальная работа станции невозможна без устройств, которые распределяют и трансформируют электроэнергию, множества других систем.

Какими они бывают

В соответствии с генерируемой мощностью ГЭС принято делить на категории. Это связано с расходом воды и силой ее напора, а также эффективностью установленных на станции генераторов и водяных турбин. Станции, дающие 25 и более МВт, считаются мощными. К среднемощностным относят те, которые производят менее 25 МВт. Производительность станций, относящихся к маломощным, не превышает 5 МВт.

ГЭС бывают высоконапорными, когда вода поступает с высоты свыше 60 м, среднего напора высотой от 25 м и низконапорными, где высота воды может быть от трех до 25 метров. Их турбины располагаются в железобетонных или стальных камерах. У них могут быть разные конструкции и технические параметры, связанные с показателями рабочего напора воды.

На станциях высокого напора эксплуатируются радиально-осевые и ковшовые турбины. Их устанавливают в специальных спиралевидных камерах из металла. Радиально-осевые и поворотнолопастные турбины применяют преимущественно на станциях, где средние показатели напора. Низконапорные ГЭС в основном оборудуются турбинами с поворачивающимися лопастями.

В зависимости от схемы использования водных ресурсов ГЭС подразделяются на:

1. Русловые.
2. Приплотинные.
3. Деривационные.
4. Гидроаккумулирующие.

В первом варианте плотиной река перегораживается полностью. Уровень воды в ней поднимается на проектную высоту. С нее вода сбрасывается прямо к гидротурбинам. Такая станция удобна там, где русло реки сужается, и на реках, протекающих через горы.

В приплотинной схеме также присутствует плотина, однако производственный корпус ГЭС располагается в нижней ее части. Здесь давление воды сильнее, чем в русловом варианте. Это требует сооружения специальных напорных тоннелей для ее подвода к турбинам.

В станциях деривационного типа вода протекает непосредственно через здание ГЭС, где установлены турбины.

Позволяют аккумулировать гидроэнергию для использования ее в периоды пиковых нагрузок гидроаккумулирующие ГЭС. В ненапряженном режиме, например, ночью ее гидротурбины функционируют как насосы, перекачивая воду в верхнее водохранилище. Когда появляются пиковые нагрузки, вода из него направляется в трубопровод, подающий ее на лопасти турбин.

Достоинства гидроэлектростанций

Строительство и эксплуатация гидроэлектростанций сопровождается дискуссиями относительно их плюсов и минусов.

Положительным фактором подобного производства электроэнергии является возобновление используемых природных ресурсов
. В результате стоимость полученной таким образом электрической энергии существенно ниже, чем на прочих видах электростанций, Например, на ГЭС России она вдвое меньше, чем на тепловых.

Гидростанции гибки в управлении. С помощью их турбин можно регулировать мощность станции от минимальной до предельной. При этом отличие от тепловых и некоторых других станций они способны быстро набирать рабочую мощность с минимальных показателей.

Функционирование ГЭС не сопровождается вредными загрязнениями воздуха. К положительным факторам можно и отнести влияние их водохранилищ на формирование более умеренных климатических показателей в соответствующем регионе.

Строительство плотин и образование улучшают судоходство, влияют на увеличение рыбных запасов в них, способствуют рыбоводству.

Их минусы

Критики ГЭС обоснованно указывают на проблемы, в первую очередь экологические
, которые вызываются их появлением. Прежде всего, это затопление больших массивов сельскохозяйственных угодий, в том числе плодородных земель. Оставшаяся пойменная почва теряет влагу. Исчезают многие виды растительности. В результате в моря и океаны меньше попадает ценных биогенных веществ.

Ограниченные или останавливаемые пропуски воды на плотинах вынуждают видоизменяться уникальным экологических системам в руслах и поймах рек. В результате реки мелеют и загрязняются, сокращается численность рыб, исчезают их некоторые виды. Плотины порой препятствуют нересту проходных рыб, заставляя местные рыбхозяйства приспосабливаться к новым условиям. Некоторые беспозвоночные и другие водные животные исчезают с одновременным появлением обилия мошек. Многие перелетные птицы лишаются привычных мест гнездования.

При проектировании станций и их строительстве приоритет отдается только местностям, располагающим большими водными запасами. Они зачастую находятся намного дальше от потребителей, чем ТЭС. При этом другие факторы не всегда учитываются. Представляют потенциальную опасность ГЭС на горных реках, которые порой сооружаются в районах с высокой сейсмической опасностью.

Указывается на значительно большие капитальные затраты по сравнению с сооружением тепловых станций. При сооружении плотин нужны огромные затраты на строительство шлюзов для перевода судов на нужный уровень воды.

Одним из основных достоинств объектов малой гидроэнергетики является экологическая безопасность. В процессе их сооружения и последующей эксплуатации вредных воздействий на свойства и качество воды нет. Водоемы можно использовать и для рыбохозяйственной деятельности, и как источники водоснабжения населения. Однако и помимо этого у микро и малых ГЭС немало достоинств. Современные станции просты в конструкции и полностью автоматизированы, т.е. не требуют присутствия человека при эксплуатации. Вырабатываемый ими электрический ток соответствует требованиям ГОСТа по частоте и напряжению, причем станции могут работать как в автономном режиме, т.е. вне электросети энергосистемы края или области, так и в составе этой электросети. А полный ресурс работы станции — не менее 40 лет (не менее 5 лет до капитального ремонта). Ну а главное — объекты малой энергетики не требуют организации больших водохранилищ с соответствующим затоплением территории и колоссальным материальным ущербом.

При строительстве и эксплуатации МГЭС сохраняется природный ландшафт, практически отсутствует нагрузка на экосистему. К преимуществам малой гидроэнергетики — по сравнению с электростанциями на ископаемом топливе — можно также отнести: низкую себестоимость электроэнергии и эксплуатационные затраты, относительно недорогую замену оборудования, более длительный срок службы ГЭС (40-50 лет), комплексное использование водных ресурсов (электроэнергетика, водоснабжение, мелиорация, охрана вод, рыбное хозяйство).

Многие из малых ГЭС не всегда обеспечивают гарантированную выработку энергии, являясь сезонными электростанциями. Зимой их энергоотдача резко падает, снежный покров и ледовые явления (лед и шуга) так же, как и летнее маловодье и пересыхание рек могут вообще приостановить их работу. Сезонность малых ГЭС требует дублирующих источников энергии, большое их количество может привести к потере надежности энергоснабжения. Поэтому во многих районах мощность малых ГЭС рассматривается не в качестве основной, а в качестве дублирующей.

У водохранилищ малых ГЭС, особенно горных и предгорных районов, очень остро стоит проблема их заиления и связанная с этим проблема подъема уровня воды, затоплений и подтоплений, снижения гидроэнергетического потенциала рек и выработки электроэнергии. Известно, например, что водохранилище Земонечальской ГЭС на реке Куре было заилено на 60% в течение 5 лет.

Для рыбного хозяйства плотины малых ГЭС менее опасны, чем средних и крупных, перекрывающих миграционные пути проходных и полупроходных рыб и перекрывающих нерестилища. Хотя в целом создание гидроузлов не устраняет полностью урон рыбному стаду на основных реках, т.к. речной бассейн — это единая экологическая система и нарушения ее отдельных звеньев неизбежно отражаются на системе в целом.

Какие типы электростанций используются для выработки энергии?

По мере того, как ряд стран продолжает отходить от ископаемых видов топлива с высоким уровнем загрязнения в сторону низкоуглеродных альтернатив, динамика того, как и где работают электростанции, постоянно меняется.

Производство угля в Индии, третьей по величине стране-источнике выбросов, в 2020 г. снизилось на 8% по сравнению с 2018 г. электростанции по всему миру.

Но по мере того, как ряд стран продолжает отходить от высоко загрязняющих ископаемых видов топлива к низкоуглеродным альтернативам, динамика того, как и где работают электростанции, постоянно меняется.

По данным BloombergNEF, мировой спрос на электроэнергию вырастет с 25 000 тераватт-часов (ТВт-ч) в 2017 году до примерно 38,700 ТВт-ч к 2050 году, что приведет к новым инвестициям в генерирующие мощности в ближайшие годы.

Здесь NS Energy описывает различные типы электростанций, необходимые каждому источнику энергии для выработки энергии.

Типы электростанций для выработки энергии

Атомные электростанции

Используя реакцию ядерного деления и уран в качестве топлива, атомные электростанции вырабатывают большое количество электроэнергии.

Поскольку атомные электростанции считаются источником энергии с низким содержанием углерода, эта технология широко считается более экологически чистой.

По сравнению с возобновляемыми источниками энергии, такими как солнце и ветер, производство электроэнергии на атомных электростанциях также считается более надежным.

Хотя для ввода АЭС в эксплуатацию требуются значительные инвестиции, затраты на их эксплуатацию относительно невысоки.

Ядерные источники энергии также имеют более высокую плотность, чем ископаемое топливо, и выделяют большое количество энергии.

Из-за этого атомные электростанции требуют небольшого количества топлива, но вырабатывают огромное количество энергии, что делает их особенно эффективными после ввода в эксплуатацию.

Атомная генерирующая станция Брюса, крупнейшая атомная электростанция в мире по количеству реакторов.Предоставлено: Чак Шмурло / Википедия

.

Гидроэлектростанции

Гидроэлектроэнергия производится за счет использования гравитационной силы текущей воды.

По сравнению с электростанциями, работающими на ископаемом топливе, гидроэлектростанции выбрасывают меньше парниковых газов. Но строительство гидроэлектростанций и плотин требует огромных вложений.

Согласно отчету Международной гидроэнергетической ассоциации за 2017 год о состоянии гидроэнергетики, в 2016 году было введено в эксплуатацию 31,5 гигаватт (ГВт) гидроэнергетических мощностей, в результате чего совокупная установленная мощность в мире составила 1246 ГВт.

На долю одного только Китая приходилось почти треть мировых гидроэнергетических мощностей, и в 2016 году было добавлено около 11,74 ГВт новых мощностей.

Угольные электростанции

По данным Всемирной угольной ассоциации, в 2018 году на угольные электростанции приходилось около 37% мировой электроэнергии, при этом Китай обладает крупнейшим в мире парком техники.

Угольные электростанции используют энергетический уголь в качестве источника для выработки электроэнергии и, следовательно, выбрасывают в атмосферу значительное количество вредных газов.

Стремясь сократить выбросы парниковых газов, многие развитые страны уже объявили о планах поэтапного отказа от угольных электростанций.

Канада планирует поэтапный отказ от угольных электростанций к 2030 году, в то время как Великобритания установила крайний срок до 2025 года, а Германия намерена удалить эту технологию из своей электросети к 2038 году. Ожидается, что ряд других европейских стран вскоре последуют этому примеру.

Дизельные электростанции

Этот тип электростанции, использующий в качестве топлива дизельное топливо, используется для мелкосерийного производства электроэнергии.

Они устанавливаются в местах, где нет доступа к альтернативным источникам питания, и в основном используются в качестве резервного источника бесперебойного питания в случае перебоев в работе.

Дизельные электростанции требуют небольшой площади для установки и обладают более высоким тепловым КПД по сравнению с угольными электростанциями.

Из-за высоких затрат на техническое обслуживание и цен на дизельное топливо электростанции не стали популярными с той же скоростью, что и другие типы электростанций, такие как паровые и гидроэлектростанции.

Геотермальные электростанции

Три основных типа геотермальных электростанций включают электростанции с сухим паром, мгновенные паровые электростанции и электростанции с двойным циклом, все из которых используют паровые турбины для производства электроэнергии.

Установленная мощность геотермальной энергии постепенно увеличивалась во всем мире за последнее десятилетие, с чуть менее 10 ГВт в 2010 году до почти 14 ГВт в 2019 году.

Геотермальные электростанции считаются экологически чистыми и выделяют более низкие уровни вредных газов по сравнению с угольными электростанциями.

Геотермальная электростанция Домо-де-Сан-Педро в Мексике (Источник: Grupo Dragon / Mitsubishi Hitachi Power Systems)

Газовые электростанции

Газовая электростанция сжигает природный газ — быстрорастущий источник энергии во всем мире — для выработки электроэнергии.

Хотя природный газ является ископаемым топливом, выбросы при его сжигании намного ниже, чем при сжигании угля или нефти, согласно исследованию Союза обеспокоенных ученых.

Данные Международного энергетического агентства (МЭА) показывают, что производство электроэнергии на газе увеличилось на 3% в 2019 году, в результате чего производство электроэнергии в глобальном разрезе составило 23%.

Другой тип электростанции, использующей газ, — это электростанция с комбинированным циклом. Используя как газовые, так и паровые турбины, они производят больше электроэнергии из одного источника топлива по сравнению с традиционной электростанцией.

Они улавливают тепло от газовой турбины для увеличения выработки электроэнергии, а также выделяют небольшое количество вредных газов в атмосферу.

Солнечные электростанции

Солнечные электростанции преобразуют солнечную энергию в тепловую или электрическую, используя один из самых чистых и распространенных возобновляемых источников энергии.

Как правило, они не требуют особого обслуживания и служат от 20 до 25 лет.

По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), мировая мощность солнечной энергетики будет увеличиваться на 9% каждый год в период с 2018 по 2050 год, за это время она вырастет с 480 ГВт до более чем 8000 ГВт.

Но первоначальные затраты на финансирование солнечных электростанций высоки, а для их установки требуется много места.

Еще одна похожая технология — гелиотермическая. Это система гигантских зеркал, размещенных соответствующим образом, чтобы концентрировать солнечные лучи на очень небольшой площади для создания значительного количества тепла, которое затем производит пар для питания турбины, вырабатывающей электричество.

Ветряные электростанции

В последние годы в мире наблюдается быстрый рост количества ветряных электростанций, чему способствуют технологические достижения.

Глобальная установленная мощность ветроэнергетики на суше и на море увеличилась почти в 75 раз за последние два десятилетия, по сравнению с 7.По данным IRENA, от 5 ГВт в 1997 г. до 564 ГВт к 2018 г.

После того, как ветряные турбины построены, эксплуатационные расходы, связанные с обслуживанием ветряных электростанций, низки, и они обычно считаются относительно рентабельными.

Ветряные электростанции также могут быть построены на сельскохозяйственных землях, не прерывая сельскохозяйственных работ.

Но обслуживание ветряных турбин может варьироваться, так как некоторые из них необходимо часто проверять, а проекты ветроэнергетики обычно требуют огромных капитальных затрат.

Приливные электростанции

Приливная энергия генерируется путем преобразования энергии сильных приливов в энергию, и ее производство считается более предсказуемым по сравнению с энергией ветра и солнечной энергии.

Но приливная энергия все еще не получила широкого распространения, хотя первая в мире крупномасштабная установка такого типа была введена в эксплуатацию в 1966 году.

Ожидается, что повышенное внимание к производству энергии из возобновляемых источников ускорит разработку новых методов использования энергии приливов и отливов.

Хотя развитие приливной энергии находится на начальной стадии, у нее есть потенциал для значительного роста в ближайшие годы.

Power Generation • Факты и новости отрасли • Fluid Handling Pro

Электростанции — это промышленные объекты, вырабатывающие электроэнергию из первичных источников энергии, таких как уголь, природный газ, атомная энергия, солнечная энергия или энергия ветра. Большинство электростанций используют один или несколько генераторов, преобразующих механическую энергию в электрическую.Исключение составляют солнечные электростанции, в которых для выработки электроэнергии используются фотоэлементы (вместо турбины).

Типы электростанций

Все электростанции созданы с одной целью: максимально эффективно производить электроэнергию. Существует несколько типов электростанций, в основном в зависимости от используемых источников энергии. Внедрение более устойчивых форм энергии привело к увеличению количества усовершенствований и создания конкретных электростанций.

Тепловые электростанции

Тепловые электростанции делятся на две разные категории; те, которые вырабатывают электричество путем сжигания топлива, и те, которые создают электричество с помощью первичного двигателя:

• Электростанции, работающие на ископаемом топливе: вырабатывают электроэнергию за счет сжигания ископаемого топлива, такого как уголь, природный газ или дизельное топливо.
• Атомные электростанции: контролируемая ядерная реакция поддерживается для выработки электроэнергии.

Гидроэлектростанции

Гидроэлектростанции используют энергию падающей воды в реках и водохранилищах для вращения генератора и производства электроэнергии.Этот источник энергии имеет тенденцию быть более надежным (управляемым), чем другие возобновляемые ресурсы, особенно когда объект выходит из резервуара.

Солнечные электростанции

Солнечные электростанции основаны на преобразовании солнечного света в электричество либо напрямую с использованием фотоэлектрических элементов (PV), либо косвенно с использованием концентрированной солнечной энергии (CSP). Концентрированные солнечные энергетические системы используют линзы, зеркала и системы слежения для фокусировки большой площади солнечного света в небольшой луч.

Ветряные электростанции

Ветряные электростанции / Ветровые турбины преобразуют кинетическую энергию ветра в механическую энергию. Эту механическую мощность можно использовать для конкретных задач (например, измельчения зерна или перекачивания воды), или генератор может преобразовать эту механическую мощность в электричество.

Как работают электростанции?

Электроэнергия запускается на электростанции. В большинстве случаев электростанция состоит из электрогенератора. Что-то должно вращать этот генератор — это может быть водяное колесо на плотине гидроэлектростанции, большой дизельный двигатель или газовая турбина. Но в большинстве случаев объектом, вращающим генератор, является паровая турбина.Пар может создаваться при сжигании угля, нефти или природного газа. Или пар может исходить из ядерного реактора.

Как электростанции вырабатывают электроэнергию?

Электроэнергия — это вторичный источник энергии, что означает, что электричество получают путем преобразования других первичных источников энергии, таких как уголь, природный газ, ядерная энергия, солнечная энергия или энергия ветра. Электростанция — это место, в котором происходит преобразование энергии.

Генератор электростанции

Производство электроэнергии — это процесс производства электроэнергии из первичных источников энергии, таких как уголь, природный газ, атомная энергия, солнечная энергия или энергия ветра.

Генератор электростанции — это устройство, которое преобразует механическую энергию, полученную от внешнего источника, в электрическую энергию на выходе. Важно понимать, что генератор на самом деле не «создает» электрическую энергию. Он использует подводимую к нему механическую энергию, чтобы заставить движение электрических зарядов, присутствующих в проводе его обмоток, через внешнюю электрическую цепь.

Энергетика

Отрасль производства электроэнергии можно разделить на три области: производство электроэнергии, сети передачи и распределения, а также учет и продажа.Крупные энергетические компании, как правило, работают во всех трех областях, поскольку это более рентабельно, но более мелкие компании часто работают только в одной из этих областей.

Энергетическое оборудование

На каждой электростанции, будь то атомная или работающая на ископаемом топливе, имеется следующее основное оборудование для выработки энергии:

• Источник тепла: обеспечивает тепло для генерации пара. На атомной электростанции источником тепла является ядерный реактор, часто называемый активной зоной реактора.
• Турбина / генератор: Использует энергию пара для вращения турбины / генератора, вырабатывающего электричество.
• Конденсатор: Конденсирует пар обратно в воду, чтобы его можно было вернуть к источнику тепла для повторного нагрева.
• Насос: обеспечивает принудительную циркуляцию воды в системе.

Электростанция

Технология каждой электростанции имеет свои преимущества и недостатки. Например, атомные электростанции обеспечивают большие объемы надежной электроэнергии с низким уровнем выбросов парниковых газов.Электростанции, работающие на ископаемом топливе, поставляют стабильную и надежную энергию по запросу при наличии ресурсов. Гидроэлектростанции, солнечные и ветровые электростанции вырабатывают возобновляемую электроэнергию, тем самым обеспечивая электроэнергию без выбросов.

Статьи об электроэнергетике

Стремление к разработке продукции и поддержке клиентов в критически важных сферах применения привело экспертов по решениям для уплотнения из компании James Walker к новому предложению за…

Читать дальше

9 марта 2021

Поскольку мир работает над разработкой стратегий и технологий для меняющегося и все более декарбонизированного энергетического ландшафта, Emerson признает неотъемлемую роль потока…

Читать далее

2 марта 2021

Электростанции и парораспределительные системы зависят от прочного и надежного оборудования для регулирования расхода для безопасной работы.…

Читать далее

17 февраля 2021

Hayward Tyler, мировой лидер в производстве насосов и двигателей с критически важными характеристиками для энергетического сектора, рада объявить о двух отдельных соглашениях с Ruhrpumpen,…

Читать далее

5 февраля 2021

Шаровые краны KLINGER KHI гарантируют бесперебойную работу и отсутствие накипи…

Читать далее

15 октября, 2020

В статье Val-Matic для электроэнергетики подробно описано, как шаровые краны на цапфе QuadroSphere® могут справляться с летучей золой в тяжелых условиях…

Читать далее

20 августа, 2020

С помощью недавно построенного биогазового трубопровода ассоциация «Biogaspartner Bitburg» в будущем объединит поставки сырого биогаза для 48 биогазовых установок из…

Читать далее

11 июня, 2020

Спрос на электроэнергию растет в условиях изменения климата и необходимости поиска лучших, возобновляемых и менее вредных ресурсов для производства электроэнергии. …

Читать далее

22 января, 2020

Leslie Controls, торговая марка CIRCOR International и мировой производитель клапанов для электроэнергетики, промышленного, морского и нефтегазового рынков для…

Читать далее

3 января, 2020

Ядерная наука — это изучение атомных частиц и того, как они влияют и взаимодействуют со Вселенной….

Читать далее

30 октября, 2019

Типы геотермальных электростанций

Все геотермальные электростанции используют пар для вращения больших турбин, на которых работают электрические генераторы.В геотермальной зоне Гейзеры сухой пар из-под земли используется непосредственно в паровых турбинах.
В других районах штата сверхгорячая вода «превращается» в пар на электростанции, и этот пар вращает турбину.

Прямой сухой пар

Паровые установки используют гидротермальные жидкости, в основном пар.
Пар идет прямо в турбину, которая приводит в действие генератор, вырабатывающий электричество.Пар устраняет необходимость сжигать ископаемое топливо для работы турбины.
(Также устраняется необходимость в транспортировке и хранении топлива!)

Это старейший тип геотермальной электростанции.
Впервые он был использован в Лардарелло в Италии в 1904 году.
Сегодня паровая технология используется в Гейзерах в северной Калифорнии, крупнейшем в мире источнике геотермальной электроэнергии.
Эти установки выделяют только избыточный пар и очень небольшое количество газов.

Цикл вспышки и двойной вспышки

Гидротермальные жидкости с температурой выше 360 ° F (182 ° C) могут использоваться в установках мгновенного испарения для производства электроэнергии.

Жидкость распыляется в резервуар, в котором давление намного ниже, чем давление жидкости, в результате чего часть жидкости быстро испаряется или «вспыхивает».
Затем пар приводит в движение турбину, которая приводит в действие генератор.

Если в резервуаре остается какая-либо жидкость, ее можно снова промыть во втором резервуаре (двойная вспышка), чтобы извлечь еще больше энергии.

Двоичный цикл

Большинство геотермальных районов содержат воду умеренной температуры (ниже 400 ° F).
Энергия извлекается из этих жидкостей на электростанциях с двойным циклом.

Горячий геотермальный флюид и вторичный (следовательно, «бинарный») флюид с гораздо более низкой температурой кипения, чем вода, проходят через теплообменник.
Тепло от геотермальной жидкости заставляет вторичную жидкость превращаться в пар, который затем приводит в движение турбины.

Поскольку это система с обратной связью, в атмосферу практически ничего не выбрасывается.
Вода умеренной температуры является гораздо более распространенным геотермальным ресурсом, и большинство геотермальных электростанций в будущем будут электростанциями с двойным циклом.

Текст и графика из Управления энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США.

Power Plant — обзор

4.3 Адаптация электростанций

Электростанции являются основным источником выбросов парниковых газов, в основном двуокиси углерода (Muller and Mendelsohn, 2009; Muller et al., 2011). Электростанции могут быть угольными, природными, газовыми, мазутными, солнечными, ветровыми, гидроэлектрическими, геотермальными или атомными, в зависимости от того, как вырабатывается тепло. Как парадигма адаптации применима к электростанциям, крупнейшему источнику выбросов углерода?

Изменения в климатической системе повлияют на различные операции электростанций.Начнем с угольной электростанции. Например, в условиях климатического стресса, увеличения затрат на кондиционирование воздуха в офисах, требуются дополнительные усилия по добыче угля. Электростанция должна соответствующим образом адаптироваться к этим изменениям, которые могут иметь или не иметь последствий для количества выделяемого углекислого газа.

Из-за чрезмерного сжигания угля угольная электростанция является самым крупным и самым сильным источником выбросов углекислого газа. Как объяснялось в предыдущей главе, одна MMBTU (миллион британских тепловых единиц) энергии производится путем сжигания антрацитового угля с сопутствующими 228 единицами.6 фунтов выброса углекислого газа. Для сравнения, такое же количество энергии может быть произведено с сопутствующими выбросами всего 117 фунтов диоксида углерода электростанцией, работающей на природном газе (US EIA, 2015).

У угольной электростанции нет стимулов для сокращения выбросов углекислого газа в результате производственной деятельности. Введение правительством штрафа за выбросы углекислого газа на электростанцию ​​вынудит ее изменить свое поведение, чтобы сократить выбросы. Электростанция может перейти на более чистый уголь.То есть он может переключиться с антрацитовых углей на битуминозные угли, которые выделяют немного более низкий уровень диоксида углерода на единицу выработки энергии, то есть 205 фунтов выбросов CO ₂ на ММБТЕ произведенной энергии.

Замена угля, однако, может оказаться недостаточной для выполнения требований по сокращению выбросов, установленных правительством. Затем электростанция может закрыть угольные производства и открыть производство на природном газе, дополненное установкой для обнаружения и улавливания метана, которая также извлечет выгоду из значительного увеличения добычи сланцевого газа в последние и предстоящие десятилетия. (Joskow, 2013; Brandt et al., 2014). В качестве альтернативы, электростанция может выбрать установку для улавливания углерода, чтобы сократить выбросы, при этом поддерживая производство, работающее на угле. Еще один вариант для электростанции — закрыть угольную электростанцию ​​и открыть низкоуглеродные предприятия, например, солнечные электростанции.

Как видно из приведенного выше описания, у угольной электростанции действительно мало мотивации действовать по сокращению выбросов из-за ее озабоченности по поводу глобального потепления. Чтобы электростанция приняла дорогостоящие меры по снижению выбросов, правительство должно быть вовлечено в процесс принуждения к действиям.Пока рост концентрации углекислого газа в глобальной атмосфере продолжается и повышение глобальной температуры не замедляется, у правительств есть веская причина вмешиваться посредством законодательства Конгресса (USEPA, 2014; WSJ, 2017).

Однако, если рост концентрации углекислого газа, а также повышение температуры замедлятся в ближайшие десятилетия, правительству будет очень трудно заставить их сократить выбросы. Наблюдаемые тенденции в этих мерах, за которыми ученые пристально следят в течение десятилетий, будут играть решающую роль в принятии решения о том, следует ли вмешиваться правительству или нет (NCEI, 2016).

Производство энергии в целом будет адаптироваться к изменениям климатического режима. Более высокая температура чаще всего связана с большим количеством осадков, а также с таянием ледников и ледяных щитов в высоких горах (IPCC, 2014a). Увеличение количества осадков увеличивает количество воды, которую можно использовать для производства гидроэлектроэнергии. Крупномасштабные гидроэлектрические проекты, такие как те, которые в настоящее время реализуются на реке Конго (плотины гидроэлектростанций на водопаде Инга) и в Китае (проект плотины «Три ущелья» и проект плотины на реке Ярлунг Цангпо в Тибете), — это то, что мы можем чаще видеть в будущем. из-за большего количества осадков или таяния ледников из-за глобального потепления в отдельных местах (Seo, 2016b).Поставщики энергии могут обнаружить, что производство гидроэлектрической энергии стало относительно более экономичным по сравнению с другими методами производства энергии, такими как угольные электростанции.

Ожидается, что такое увеличение количества гидроэлектростанций внесет значительный вклад в усилия по снижению выбросов парниковых газов. По состоянию на 2016 год из 62 500 электростанций в мире девять крупнейших действующих электростанций являются гидроэлектростанциями. Четыре из девяти крупнейших действующих электростанций расположены в Китае и начали работу за последние 13 лет.Гидроэнергетика является вторым по величине источником электроэнергии, на которую приходилось 20% от общего объема производства электроэнергии в Китае в 2015 году (US EIA, 2016).

Такое адаптационное поведение будет возникать исключительно из частных стимулов производителей энергии, созданных изменениями в климатической системе, то есть увеличением количества осадков или таянием ледников и ледяных щитов. Затем стратегия адаптации приводит к уменьшению выбросов парниковых газов. Увеличение энергоснабжения от гидроэлектростанций означает сокращение выбросов углекислого газа на единицу произведенной энергии для энергетического сектора в целом при неизменном общем объеме потребления энергии.

Более теплый климатический режим может означать, что на Землю поступает меньше солнечной радиации, которая может быть использована для производства солнечной энергии. Это может происходить в первую очередь из-за увеличения облачности в атмосфере в результате увеличения суммарного испарения водоемов и растительности. Это означает, что крупные инвестиции в солнечные панели сегодня могут оказаться менее эффективными для производства энергии в день в некоторых регионах, но не во всех, в будущем.

Критическая роль другого кооперативного компонента парадигмы адаптации, т.е.е., технологические разработки, хорошо демонстрируются в обсуждавшихся ранее потенциальных стратегиях энергетического сектора по сокращению выбросов углерода. Частично переход на производство электроэнергии на природном газе стал возможен благодаря технологии гидроразрыва пласта; установка для улавливания и хранения углерода может быть использована более широко, если стоимость технологии значительно снизится; переход к производству энергии с низким содержанием углерода, такой как солнечная энергия, можно ускорить, если стоимость этих технологий упадет (Heal, 2010; Krupnick et al., 2013; MIT, 2015).

Doosan Heavy Industries & Construction

Производство электроэнергии в США по источникам: природный газ по сравнению с углем

Акция U.S. производство электроэнергии

В марте президент Трамп подписал распоряжения об отмене энергетической политики предыдущей администрации, шаг, который он назвал «прекращением войны с углем» и который происходит на фоне сокращения использования топлива. Согласно анализу предварительных данных Управления энергетической информации, в прошлом году природный газ превзошел уголь как наиболее распространенный источник электроэнергии в Соединенных Штатах.На уголь приходилась большая часть выработки электроэнергии в начале века, и в 2008 году он все еще оставался источником почти половины, но неуклонно снижался, составив 30 процентов в прошлом году. В прошлом году на природный газ приходилось 34 процента выработки электроэнергии в стране, не считая угля и атомной энергии.

[Трамп решительно стремится стереть с лица земли рекорд Обамы в области изменения климата
]

Местные электроэнергетические компании используют близлежащие ресурсы — реки на северо-западе, ветер на Среднем Западе, уголь в Аппалачах, природный газ на севере — для производства большей части электроэнергии страны.Это показывает источник производства электроэнергии в каждом штате согласно предварительным данным за 2016 год.

Нажмите, чтобы переставить

Щелкните, чтобы переставить

Электростанции, работающие на природном газе

В США 1 793 электростанции, работающие на природном газе. В прошлом году они произвели 34 процента электроэнергии страны.

Успехи и расширение гидроразрыва пласта за последнее десятилетие открыли огромные запасы природного газа из сланцевых месторождений по всей стране.Топливо является основным источником производства электроэнергии в 19 штатах и ​​обеспечивает не менее 50 процентов электроэнергии в девяти штатах.

Уголь

В США 400 угольных электростанций. В прошлом году они произвели 30 процентов электроэнергии в стране.

Уголь был основным источником выработки электроэнергии в 19 штатах и ​​вторым по распространенности источником еще в девяти штатах. Уголь наиболее популярен на востоке, к югу от Нью-Йорка.Уголь по-прежнему составляет не менее 50 процентов производства в 13 штатах.

Ядерная

В США 61 атомная электростанция. В прошлом году они произвели 20 процентов электроэнергии страны.

Новые атомные станции вводятся в эксплуатацию после десятилетий паузы после первоначального рывка 1970-х и 1980-х годов, вызванного первым нефтяным шоком. Мэриленд присоединилась к Южной Каролине, Иллинойсу, Пенсильвании, Коннектикуту и ​​Нью-Гэмпширу, получив в прошлом году большую часть своей энергии от ядерной энергетики. В 20 штатах атомная энергия вообще не вырабатывается.

Hydro

В США 1444 гидроэлектростанции. В прошлом году они произвели 7 процентов электроэнергии страны.

Это источник праздника или голода. Вашингтон, Орегон, Вермонт и Айдахо лидируют по производству электроэнергии на гидроэлектростанциях, получая от них от 56 до 68 процентов своей электроэнергии. Но Монтана и Южная Дакота были единственными штатами, где на их долю приходилось более 5 процентов электроэнергии.Государственные предприятия вырабатывают большую часть энергии.

Ветер

В Соединенных Штатах насчитывается 999 ветряных электростанций. В прошлом году они произвели 6 процентов электроэнергии страны.

Ветер — это самый быстрорастущий источник энергии, нашедший пристанище на Великих равнинах, где ветер надежно дует через широкие открытые пространства. Айова получает более трети своей энергии от ветра, за ней следуют Канзас, Оклахома и Южная Дакота, каждая из которых получает более четверти электроэнергии от ветряных мельниц.Ветер нигде не является ведущим источником электроэнергии, но занимает второе место в семи штатах.

Солнечная

В Соединенных Штатах насчитывается 1 721 электростанция, работающая на солнечной энергии. В прошлом году они произвели 1 процент электроэнергии страны.

Солнечная энергия в основном используется на юго-западе, где солнце светит больше всего. Рост солнечной энергии привел к появлению растений во всех штатах, кроме восьми. Калифорния получает почти 10 процентов электроэнергии от солнечной энергии, а Невада — более 6 процентов.За ними следуют Вермонт и Аризона с 4 процентами каждый.

Масло

В Соединенных Штатах насчитывается 1 076 электростанций, работающих на нефти. В прошлом году они произвели чуть более половины 1 процента электроэнергии страны.

Нефть больше не является популярным источником электроэнергии. После подъема ОПЕК и нефтяных потрясений и роста цен 1970-х годов коммунальные предприятия перешли на другие виды топлива, в основном уголь. Гавайи получают две трети электроэнергии за счет нефти, единственного штата, где она является ведущим источником энергии.

Об этой истории

Управление энергетической информации «Действующие электростанции в США по источникам энергии» на https://www.eia.gov/maps/map_data/PowerPlants_US_EIA.zip

Подробный вывод EIA через EIA-860, Annual Electric Generator Report, EIA-860M, Ежемесячное обновление годового отчета по производству электроэнергии, и EIA-923, Отчет о работе электростанции на http: // www.eia.gov/electricity/monthly/

Другие источники энергии включают нефтяной кокс, другие газы, биомассу и геотермальную энергию.

Первоначально опубликовано 31 июля 2015 г.

Другие истории

Соединенные Штаты нефти и газа

Президент Трамп сказал, что он планирует удвоить объемы нефтегазовой отрасли, отменить нормативные требования и провести бурение на федеральных землях.Вот состояние нефтедобывающей отрасли, которое унаследует новая администрация.

Основы производства геотермальной электроэнергии | NREL

Геотермальные электростанции используют пар для производства электроэнергии. Пар идет из резервуаров
горячей воды, обнаруженной на несколько миль или более ниже поверхности земли.

Мгновенная паровая электростанция с нижним бинарным блоком в Неваде. Фото Денниса Шредера, NREL

Пар вращает турбину, которая приводит в действие генератор, вырабатывающий электричество.
Есть три типа геотермальных электростанций: сухой пар, мгновенный пар и бинарные.
цикл.

Сухой пар

Сухие паровые электростанции используют пар из подземных источников. Пар проходит по трубопроводу
непосредственно из подземных скважин на электростанцию, где он направляется в турбину / генератор
единица. В Соединенных Штатах известно только два подземных источника пара:

1. Гейзеры в северной Калифорнии
2. Йеллоустонский национальный парк в штате Вайоминг, где находится знаменитый гейзер под названием Старый
   Верный.

Так как Йеллоустон защищен от застройки, единственные парогенераторы сухого пара в
страны находятся в Гейзерах.

Flash Steam

Мгновенные паровые электростанции являются наиболее распространенными и используют геотермальные резервуары воды.
при температуре выше 360 ° F (182 ° C). Эта очень горячая вода течет вверх через колодцы в земле под собственным давлением.По мере того, как она течет вверх, давление падает, и часть горячей воды превращается в пар.
Затем пар отделяется от воды и используется для питания турбины / генератора.
Любая оставшаяся вода и конденсированный пар закачиваются обратно в резервуар, в результате чего
это устойчивый ресурс.

Двоичный пар

Электростанции с двойным циклом работают на воде при более низких температурах, примерно 225–360 ° F (107–182 ° C).Установки с двойным циклом используют тепло от горячей воды для кипячения рабочей жидкости, обычно
органическое соединение с низкой температурой кипения. Рабочая жидкость испаряется в
теплообменник и используется для поворота турбины. Затем вода закачивается обратно в
грунт для повторного нагрева. Вода и рабочая жидкость разделены во время
весь процесс, поэтому выбросы в атмосферу незначительны или отсутствуют.

В настоящее время на электростанциях с двойным циклом могут использоваться два типа геотермальных ресурсов.
для выработки электроэнергии: усовершенствованные геотермальные системы (EGS) и низкотемпературные или
совместно производимые ресурсы.

Расширенные геотермальные системы

EGS обеспечивает геотермальную энергию, используя глубинные геотермальные ресурсы Земли
которые в противном случае неэкономичны из-за отсутствия воды, местоположения или типа камня. В
По оценкам Геологической службы США, потенциально 500000 мегаватт ресурсов EGS
доступно в западной части США или составляет около половины текущей установленной электроэнергии
генерирующие мощности в США.

Низкотемпературные ресурсы и ресурсы совместного производства

Низкотемпературные и сопутствующие геотермальные ресурсы обычно находятся при температурах
300F (150C) или меньше. Некоторые низкотемпературные ресурсы можно использовать для создания
электричество с использованием технологии бинарного цикла.