Принцип работы и устройство тепловой электростанции (ТЭС/ТЭЦ)

Принцип работы теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) основан на уникальном свойстве водяного пара – быть теплоносителем. В разогретом состоянии, находясь под давлением, он превращается в мощный источник энергии, приводящий в движение турбины теплоэлектростанций (ТЭС) — наследие такой уже далекой эпохи пара.

Первая тепловая электростанция была построена в Нью-Йорке на Перл-Стрит (Манхэттен) в 1882 году. Родиной первой российской тепловой станции, спустя год, стал Санкт-Петербург. Как это ни странно, но даже в наш век высоких технологий ТЭС так и не нашлось полноценной замены: их доля в мировой энергетике составляет более 60 %.

И этому есть простое объяснение, в котором заключены достоинства и недостатки тепловой энергетики. Ее «кровь» — органическое топливо – уголь, мазут, горючие сланцы, торф и природный газ по-прежнему относительно доступны, а их запасы достаточно велики.

Большим минусом является то, что продукты сжигания топлива причиняют серьезный вред окружающей среде. Да и природная кладовая однажды окончательно истощится, и тысячи ТЭС превратятся в ржавеющие «памятники» нашей цивилизации.

Принцип работы

Для начала стоит определиться с терминами «ТЭЦ» и «ТЭС». Говоря понятным языком – они родные сестры. «Чистая» теплоэлектростанция – ТЭС рассчитана исключительно на производство электроэнергии. Ее другое название «конденсационная электростанция» – КЭС.

Теплоэлектроцентраль – ТЭЦ — разновидность ТЭС. Она, помимо генерации электроэнергии, осуществляет подачу горячей воды в центральную систему отопления и для бытовых нужд.

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.

Различные виды электростанций

Подробности Категория: Энергетика

Создано: 04 Ноябрь 2016

Электричество можно генерировать с помощью кинетической энергии воды, тепловой энергии солнца и угля, или от ядерной энергии, которая выделяется за счет деления ядерного топлива. Читайте дальше, чтобы узнать о различных видах электростанций, которые используют один из многочисленных ресурсов для выработки электроэнергии.

Энергия для нас является важным требованием. От кондиционеров для охлаждения воздуха до заправки наших автомобилей, наша повседневная жизнь зависит от энергии. Потребности в энергии привели многие страны к войне, и она продолжает быть яблоком раздора между многими народами. Недостаточная мощность (энергия) питания является одной из основных причин, парализующих экономику. Сильная энергетика показывает высокие темпы экономического роста и процветания любой нации. Энергия приходит в различных формах. Самой удобной из всех них является электрическая энергия. И она также может быть создана с помощью ряда различных способов, с помощью различных типов электростанций. Хотя слово ‘генерируется’ обычно используется вместе с термином «энергия», энергия не может быть создана или уничтожена. Мы можем просто изменить форму энергии. На электростанциях энергия, которая доступна в особой форме преобразуется в другую форму.

Как работают ТЭС на газе

По сравнению с угольными ТЭЦ, ТЭС, где установлены газотурбинные установки, намного более компактны и экологичны. Достаточно сказать, что такой станции не нужен паровой котел. Газотурбинная установка – это по сути тот же турбореактивный авиадвигатель, где, в отличие от него, реактивная струя не выбрасывается в атмосферу, а вращает ротор генератора. При этом выбросы продуктов сгорания минимальны.

ТЭС и ТЭЦ: различия

Часто люди путают эти два понятия. ТЭЦ, по сути, как мы выяснили, является одной из разновидностей ТЭС. Отличается такая станция от других типов ТЭС прежде всего тем, что часть вырабатываемой ею тепловой энергии идет на бойлеры, установленные в помещениях для их обогрева или же для получения горячей воды.

Также люди часто путают названия ГЭС и ГРЭС. Связано это прежде всего со сходством аббревиатур. Однако ГЭС принципиально отличается от ГРЭС. Оба этих вида станций возводятся на реках. Однако на ГЭС, в отличие от ГРЭС, в качестве источника энергии используется не пар, а непосредственно сам водяной поток.

Новые технологии сжигания угля

КПД современных ТЭЦ ограничен 34 %. Абсолютное большинство тепловых электростанций до сих пор работают на угле, что объясняется весьма просто — запасы угля на Земле по-прежнему громадны, поэтому доля ТЭС в общем объеме выработанной электроэнергии составляет около 25 %.

Процесс сжигания угля многие десятилетия остается практически неизменным. Однако и сюда пришли новые технологии.

Чистое сжигание угля (Clean Coal)

Особенность данного метода состоит в том, что вместо воздуха в качестве окислителя при сжигании угольной пыли используется выделенный из воздуха чистый кислород. В результате, из дымовых газов удаляется вредная примесь – NОx. Остальные вредные примеси отфильтровываются в процессе нескольких ступеней очистки. Оставшийся на выходе СО2 закачивается в емкости под большим давлением и подлежит захоронению на глубине до 1 км.

Метод «oxyfuel capture»

Здесь также при сжигании угля в качестве окислителя используется чистый кислород. Только в отличие от предыдущего метода в момент сгорания образуется пар, приводящий турбину во вращение. Затем из дымовых газов удаляются зола и оксиды серы, производится охлаждение и конденсация. Оставшийся углекислый газ под давлением 70 атмосфер переводится в жидкое состояние и помещается под землю.

Метод «pre-combustion»

Уголь сжигается в «обычном» режиме – в котле в смеси с воздухом. После этого удаляется зола и SO2 – оксид серы. Далее происходит удаление СО2 с помощью специального жидкого абсорбента, после чего он утилизируется путем захоронения.

Какие предъявляются требования к ТЭС

ТЭС — это тепловая электрическая станция, на которой выработка электроэнергии и ее потребление производятся одномоментно. Поэтому такой комплекс должен полностью соответствовать ряду экономических и технологических требований. Это обеспечит бесперебойное и надежное обеспечение потребителей электроэнергией. Так:

• помещения ТЭС должны иметь хорошее освещение, вентиляцию и аэрацию;
• должна быть обеспечена защита воздуха внутри станции и вокруг нее от загрязнения твердыми частицами, азотом, оксидом серы и т. д.;
• источники водоснабжения следует тщательно защищать от попадания в них сточных вод;
• системы водоподготовки на станциях следует обустраивать безотходные.

Пятерка самых мощных теплоэлектростанций мира

Первенство принадлежит китайской ТЭС Tuoketuo мощностью 6600 МВт (5 эн/бл. х 1200 МВт), занимающей площадь 2,5 кв. км. За ней следует ее «соотечественница» — Тайчжунская ТЭС мощностью 5824 МВт. Тройку лидеров замыкает крупнейшая в России Сургутская ГРЭС-2 – 5597,1 МВт. На четвертом месте польская Белхатувская ТЭС – 5354 МВт, и пятая – Futtsu CCGT Power Plant (Япония) – газовая ТЭС мощностью 5040 МВт.

Преимущества ТЭС

ТЭС — это, таким образом, станция, основным типом оборудования на которой являются турбины и генераторы. К плюсам таких комплексов относят в первую очередь:

• дешевизну возведения в сравнении с большинством других видов электростанций;
• дешевизну используемого топлива;
• невысокую стоимость выработки электроэнергии.

Также большим плюсом таких станций считается то, что построены они могут быть в любом нужном месте, вне зависимости от наличия топлива. Уголь, мазут и т. д. могут транспортироваться на станцию автомобильным или железнодорожным транспортом.

Еще одним преимуществом ТЭС является то, что они занимают очень малую площадь в сравнении с другими типами станций.

Электростанции и их роль в системе энергообеспечения

 В статье проанализированы различные электростанции в качестве источников энергообеспечения, показаны преимущества и недостатки традиционной и альтернативной энергетики. Показано, что крупные электростанции всё ещё ориентированы на традиционные источники энергии. Альтернативная энергетика уже играет важную роль для энергоснабжения малых децентрализованных потребителей.

Ключевые слова: электростанции, энергообеспечение, традиционная энергетика, альтернативные источники энергии

Опыт любого развитого государства свидетельствует о том, что благосостояние его народа напрямую зависит от потребляемой им энергии, поскольку энергия является основой, которая обеспечивает не только развитие экономики государства, но и комфорт проживания людей. Энергообеспечение является одним из факторов нормальной жизнедеятельности населения.

Развитие мировой энергетики до 2035 года будет прежде всего ориентироваться на удовлетворение потребностей растущего числа народонаселения, необходимость борьбы с изменениями климата, «глобальную охоту» за энергоресурсами. Главным драйвером противодействия климатическим изменениям является декарбонизация энергетики, которая стала одним из определяющих факторов формирования трендов развития мировой энергетики.

Электрическая энергия в силу своей универсальности и мобильности пользуется растущим спросом, и в последние годы в мировой энергетике накопилось немало сложных проблем, требующих эффективного и быстрого решения. Среди них первоочерёдной является проблема надёжного и качественного энергообеспечения.

Учёные сходятся в едином мнении, что следует ожидать «переворота» в мировой энергетике, который связан с инновационным скачком (внедрение технологии нуклеосинтеза в твёрдом теле («холодный ядерный синтез»), использование водорода, гелия и т. д.). Растущая конкуренция на мировых энергетических рынках открывает широкие возможности выбора источников и путей поставок первичных энергетических ресурсов, оптимизации энергетического микса.

Международное энергетическое агентство (МЭА) объявило наступление «золотой эры газа» — как наиболее экологически чистого из ископаемых видов топлива и такого, которое выполняет минимальную эмиссию СО2 и соответствует целям декарбонизации. В то же время, на фоне сравнительно высоких цен на углеводороды будет расти внимание к новым способам использования угля и ядерного топлива для получения электроэнергии и тепла. Особенно следует выделить роль возобновляемых видов энергии (ВИЭ), себестоимость производства которых стремительными темпами приближается к уровню себестоимости традиционных видов энергии и уже к 2022 году ВИЭ во многих развитых странах мира станут более конкурентными (без всякой государственной поддержки).

Цель работы состоит в том, чтобы определить место и роль электростанций в системе энергообеспечения в контексте мировых тенденций развития источников энергии.

При традиционном способе генерации и транспортировки электрической энергии используются мощные электростанции различных типов. Тепловая электроэнергетика требует меньших капиталовложений (в 2–3 раза) при больших текущих затратах на производство электроэнергии (в 1,5–2 раза) по сравнению с ядерной энергетикой. Стратегическое планирование баланса производства между этими типами генерации должно определяться не только экономическим, но и двумя другими аспектами безопасности. Относительно энергетического аспекта, нежелательным является дисбаланс в пользу любого типа генерации, который превышает 50 % от общего объёма производства. С экологической точки зрения, кроме общего недостатка — значительного уровня водопотребления, — оба типа имеют свои собственные основные принципиально необратимые недостатки: тепловая энергетика — существенные выбросы двуокиси углерода и других вредных веществ в атмосферу, ядерная энергетика — наработка радиоактивных отходов (РАО). При этом последний недостаток может быть скомпенсирован надёжной локализацией РАО, что в условиях нормальной эксплуатации объектов предоставляет ядерной энергетике существенное преимущество по сравнению с тепловой [2]. В то же время, к основным недостаткам ядерной энергетики, хотя и принципиально отвратимым, относятся существенно более весомые последствия возможных аварий по сравнению с другими типами генерации.

Масштабные планы по строительству объектов ядерной энергетики (преимущественно в Китае, Индии, Южной Кореи и России) свидетельствуют о расширении её присутствия в мировой энергетике в обозримом будущем [3]. Следует отметить, что несмотря на определённые экологические риски, связанные с опасностью ядерной отрасли, она смогла занять соответствующую конкурентную позицию в энергетическом секторе, в большинстве случаев благодаря относительно положительным техническим и экологическим показателям. Необходимо отметить, что цена на ядерную энергию в меньшей степени зависит от внешних факторов по сравнению с углеводородными источниками, ядерная энергия является низкоуглеродистой и эффективной с точки зрения затрат. Развитие ядерной энергетики в мире стимулируется возможностью двойного использования ядерных материалов (для выработки энергии и оружия массового поражения). Однако, несмотря на очевидные объективные выгоды от использования и развития ядерной энергетики в целом, остаются и проблемы, в частности захоронения отходов (особенно высокоактивных и радиоактивных), которые затрудняют дальнейшее развитие этой сферы. Сегодня существуют пути решения этих проблем, однако в большинстве стран пока не достигнут консенсус по этому вопросу.

Несмотря на то, что львиную долю в общем объёме производства энергии занимают традиционные источники, с каждым годом увеличивается удельный вес альтернативной энергетики, так как рост населения (в первую очередь в Индии и Китае) и повышение уровня жизни ведут к росту спроса на энергоресурсы в долгосрочной перспективе.

Согласно прогнозам, при условии существенного повышения эффективности энергопотребления, мировой спрос на энергоресурсы в 2035р., по сравнению с 2015, увеличится на 37 %. Прогнозируемые темпы мирового потребления энергии будут несколько медленнее, что вызвано завершением этапа бурного роста спроса на энергию в странах Азии. Практически весь объём прогнозируемого роста спроса (96 %) придётся на страны, не входящие в ОЭСР, где энергопотребление в течение исследуемого периода будет расти на 2,2 % в год по сравнению с 0,1 % в странах ОЭСР, где с 2030 г. уровень потребления начнёт постепенно снижаться.Ископаемые виды топлива (нефть, природный газ и уголь) будут по-прежнему удовлетворять большую часть мировых потребностей в течение указанного периода — ни один другой источник энергии не сможет сравниться с ними по доступности, экономичности и масштабах производства, несмотря на то, что их доля снизится с 86 % в 2015г. до 81 % в 2035 г. Самым быстрорастущим ископаемым видом топлива в потреблении будет газ (+ 1,9 % роста в год), существенно снизятся темпы роста угля (с 2000г. рост был на уровне 3,8 % в год) — до + 0,8 %, нефть только незначительно опередит уголь (+ 0,9 % в год). К 2035 г. доли ископаемых видов топлива (угля, нефти и газа) сгруппируются вокруг отметки 28 %. В странах ОЭСР доли угля и нефти в общем потреблении энергии будут сокращаться большими темпами. Это падение компенсируется ростом долей ВИЭ и природного газа. Среди неископаемых видов топлива более всего будет расти доля ВИЭ (+ 6,3 % на год), опередив ядерную энергетику в начале 2020-х годов и гидроэнергетику на начало 2030-х годов. Доля ВИЭ в 2035р. в общемировом потреблении составит 8 % (в 2014 г. 3 %). По прогнозам специалистов Всемирного энергетического совета, общая установленная мощность электростанций в мире вырастет с 4000 ГВт в 2006 году до 10000 ГВт в 2030 г., при этом установленная мощность электростанций на основе ВИЭ увеличится вдвое [4].

Сегодня стоимость электроэнергии, производимой на мини- и микро-ГЭС ниже стоимости от традиционных источников. А стоимость электроэнергии, произведенной на ветровых электроустановках (ВЭУ), практически находится на уровне стоимости электроэнергии, выработанной на газотурбинных станциях с комбинированным циклом, которые имеют высокие показатели эффективности среди традиционных энергосистем. Тем не менее, энергия, произведённая на основе фотоэлементов солнечных станций, по себестоимости всё ещё превышает в 4–5 раз себестоимость энергии от традиционных источников. За счёт стремительного развития отрасли стоимость электроэнергии от ВИЭ может снизиться до стоимости от других источников в ближайшие 5–10 лет.

В условиях увеличения доли электроэнергии, вырабатываемой крупными базовыми тепловыми и атомными электростанциями, оптимальным дополнением к ним являются гидроэлектростанции как маневренные мощности.Высокий уровень использования возобновляемых гидроэнергетических ресурсов в развитых странах обусловлен преимуществами гидроэлектростанций (ГЭС). В связи с введением в объединённых энергосистемах крупных базисных ТЭС и АЭС резко возросла роль в обеспечении надёжного энергоснабжения высокоманевренных ГЭС и ГАЭС, покрывающих пиковую часть графика нагрузок и выполняющих функции аварийного и нагружающего резервов энергосистемы.Большой накопленный опыт, успехи в методах проектирования и расчётов, совершенствование конструкций плотин и технологий их строительства, которые обеспечили повышение надёжности и экономичности плотин, открыли новые возможности широкого использования гидроэнергетических ресурсов, позволили строить ГЭС с высокими плотинами и большими водохранилищами в различных природных условиях, включая сложные инженерно-геологические условия, высокую сейсмичность.

На рынке возобновляемых источников энергии перспективным сегментом является геотермальная энергия — энергия в форме тепла, которая аккумулирована в земной поверхности, и которая может быть добыта и использована на пользу человека. Основными её преимуществами по сравнению с другими альтернативными видами энергии является доступность практически в любой точке мира и постоянство источника тепла в земной коре. На современных ГеоЭС коэффициент использования мощности достигает 90 %, при эксплуатации таких электростанций не происходит эмиссия диоксида углерода в атмосферу [1, с. 136]. Но при таком способе добычи электрической энергии используются химические вещества, которые наносят колоссальный ущерб окружающей среде.

Геотермальная энергия сейчас масштабно используется более чем в 40 странах мира уже более 50 лет для обогрева и охлаждения жилья, в сельском хозяйстве, туризме, лечении, выработке электрической энергии и т. д. Ситуация меняется от страны к стране в зависимости от развития геотермальных технологий. Диапазон использования варьируется от выработки электроэнергии с использованием высокотемпературных сухих горных пород (Исландия, Италия, Греция, Турция), использованием гидротермальных ресурсов в осадочных бассейнах (Франция, Германия, Польша, Италия, Венгрия, Румыния и другие). В 2014 году в мире была построена первая в мире (Исландия) промышленная геотермальная электростанция, источником тепла для которой является магма Земли [6].

Перспективным видом электростанций являются приливные электростанции, которые используют энергию морских волн для генерации электроэнергии. Но коэффициент использования установленной мощности для них составляет 24–26 %, а пик выработки часто приходится на ночное время, когда сетевое потребление находится на минимуме. Для использования энергии приливов через устье реки строятся плотины, которые блокируют входящий и исходящий поток.В настоящее время, хотя и имеются надёжные технологии для использования энергии приливов, приливные электростанции стоят очень дорого, поэтому функционирует лишь одна основная приливная электрическая станция (находится в устье реки Ранс на северном побережье Франции и вырабатывает электроэнергии в 240 МВт).Теоретический потенциал приливной энергетики в России оценивается более чем в 100 ГВт.Использование приливной энергии может снизить потребность в ядерной энергии и связанные с ней радиационные риски. Однако, изменение приливных потоков может привести к негативным последствиям для водных экосистем и береговых линий, а также для навигации и отдыха.

В течение 2000–2015 гг. в странах ЕС наибольший рост установленной мощности электростанций продемонстрировали такие виды возобновляемой энергетики, как ветровая и солнечная — общая установленная мощность за 15 лет составила 116 и 88 ГВт соответственно. При этом наблюдается устойчивая тенденция к выведению из эксплуатации технологий традиционной энергетики с использованием ископаемого топлива. Наиболее быстрое развитие в мире наблюдается в области ветровой энергетики. Ветровые электростанции (ВЭС) — комплексы современного оборудования, состоящие из ветрогенератора мощностью от 100 Ватт до 10 МВат, контроллера заряда, комплекта аккумуляторных батарей и инвертора напряжения. ВЭС предназначены для преобразования чистой природной энергии ветра в электричество. На конец 2015 года установленная мощность ветроэлектрических станций (ВЭС) составила 432,2 ГВт. Лидерами в этой области являются Китай, США, Германия, Испания, Индия. Стремительно развивается ветроэнергетика во Франции — 9,2 ГВт установленной мощности, что соответствует около 7 % общей мощности электростанций в этой стране [5]. Что касается развития солнечных фотоэлектрических систем (ФЭС) в мире, то лидерами в этой области являются Германия — 38,2 ГВт; Китай — 28,1 ГВт; Япония — 23,3 ГВт; Италия — 18,5 ГВт; США — 18,3 ГВт. [7] Так, в Германии в июле 2014 с помощью фотоэлектрических систем было произведено столько же электроэнергии, сколько и на атомных электростанциях. Отдельно следует обратить внимание на Францию, традиционно «атомное» государство, в котором общая мощность ФЭС составляет 5,6 ГВт.

Основным путём поддержания уровня производства электроэнергии и его дальнейшего наращивания является использование традиционных типов генерации — тепловой, ядерной и гидроэнергетики. Объём использования возобновляемых источников энергии постоянно растёт, значительные средства тратятся на разработку новых технологий и технических средств их применения. Этому способствует экологическая чистота использования геотермальных, солнечных, ветровых, приливных и других электростанций по сравнению с тепловыми.

Литература:

1. Возобновляемая энергетика: проблемы и перспективы // Выпуск 3. Материалы Научной сессии Института проблем геотермии, посвященной Дню российской науки. Махачкала. 7–8 февраля 2014г. / Под ред. д.т.н. А. Б. Алхасова — Махачкала: ИП Овчинников (АЛЕФ), 2014. — 158с.
2. Будущее атомной энергетики. Междисциплинарное исследование Массачусетского технологического института / под. ред. Stephen Ansolabehere, John Deutch etc. // [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www.seu.ru/programs/atomsafe/books/FAE1.pdf
3. Всемирная ядерная ассоциация: официальный сайт. Режим доступа: https://www.world-nuclear.org/
4. Всемирный энергетический совет: официальный сайт. Режим доступа: https://www.worldenergy.org/
5. Глобальный совет по ветроэнегетике: официальный сайт. Режим доступа: https://www.gwec.net/
6. Geothermal Energy News & Information — . Access denied: https://www.renewableenergyworld.com/geothermal-energy.html
7. World Energy Outlook Special Report 2015: Energy and Climate Change — Executive Summary — . Access denied: https://www.iea.org/Textbase/npsum/WEO2015SUM.pdf

Нетрадиционные источники электроэнергии

Нетрадиционные источники представлены геотермальными электростанциями (рис. 1), работающими на тепловой энергии, поступающей из земных недр. Чем глубже от поверхности земли, тем выше температура данного слоя. В России такие установки построены на Камчатке и на Курильских островах.

Существуют конструкции приливных электростанций (рис. 2), которые функционируют от энергии, создаваемой приливами и отливами в самом узком месте искусственного залива, отсеченного от моря. В качестве примера можно привести опытную Кислогубскую ПЭС, возведенную на Кольском полуострове.

Классификация электростанций включает в себя солнечные и ветровые альтернативные установки (рис. 3). Все виды таких систем обеспечивают электроэнергией небольшие предприятия и производства, используются в частном секторе для удовлетворения бытовых потребностей. В основном, это районы и места, где отсутствует централизованное электроснабжение и нет возможности подключиться к обычным ЛЭП.

Мощность – ключевой параметр бытовой электростанции

Главным техническим параметром любой энергетической установки является мощность . Производители бытовых электростанций обозначают предельный уровень мощности, который достигается только в непродолжительные временные промежутки. Для подсчета реального уровня мощности необходимо дополнительно учитывать коэффициент мощности. Реальная производительность, как правило, меньше максимальной и определяется в киловаттах.

Бытовые электростанции разных типов обладают следующей мощностью:

• Бензиновые: 15-20 кВт
• Дизельные: до 3000 кВт

Генераторы с различной отдачей отличаются друг от друга по габаритам, весу, стоимости и прочим параметрам. При выборе бытовой электростанции следует рассматривать все характеристики в совокупности, включая коэффициент полезного действия, указываемый в предоставляемой документации на агрегат.

Классификация

Все электростанции делят на следующие группы:

• Тепловые электростанции. Виды природного топлива, применяемого на них, позволяют делить их на теплофикационные и конденсационные станции.
• Гидроаккумулирующие и гидравлические электростанции функционируют за счет энергии падающей воды.
• Атомные станции используют энергию ядерных превращений.
• Дизельные электростанции.
• ТЭС с парогазовыми или газотурбинными установками.
• Солнечные электростанции.
• ГЕОТЭС (геотермальные электрические станции).
• Приливные станции.

Эти виды электростанций используют для работы тепло- и электроэнергетику.

Самым удобным видом является электрическая энергия. Превращение первичной энергии в нее осуществляется на электрических станциях.

Преимущества и недостатки гидроэлектростанций

По своей значимости, ГЭС находятся на втором месте после тепловых электростанций. В своей работе они используют энергию воды, преобразующейся в электрический ток, и относящейся к возобновляемым ресурсам. Простое управление такими станциями не требует большого количества персонала. Коэффициент полезного действия доходит до 85%.

Электричество, производимое на ГЭС считается самым дешевым, его цена примерно в 5-6 раз меньше, чем на тепловых электроустановках. Гидроэлектростанции отличаются высокой маневренностью и могут быть запущены в работу в течение 3-5 минут, тогда как на ТЭС для этого требуется несколько часов. Это качество особенно важно при перекрытии пиковых нагрузок в суточном графике электроснабжения.

Основными недостатками подобных сооружений являются:

• Значительные капиталовложения на их возведение.
• Привязка к определенной территории или местности с гидроресурсами.
• В процессе строительства затапливаются огромные территории, большие сельскохозяйственные площади выводятся из пользования, наносится ущерб рыбному хозяйству, нарушается экологическое равновесие.
• Полная мощность электростанции реализуется лишь в определенное время года, в период максимального подъема воды.

На российских реках сооружаются целые каскады гидроэлектростанций. Наиболее крупными считаются Ангаро-Енисейский каскад, включающий Братскую, Красноярскую, Саяно-Шушенскую, Усть-Илимскую ГЭС, а также Волжский каскад с Рыбинской, Угличской, Иваньковской, Саратовской, Волжской и другими ГЭС.

Достаточно перспективным направлением считается гидроаккумулирующая электростанция – ГАЭС. В основе их работы заложен принцип действия, связанный с цикличным перемещением одинакового объема воды между верхним и нижним бассейнами. Ночью за счет излишков электроэнергии вода подается снизу-вверх, а в дневное время при резком росте энергопотребления она сбрасывается вниз и вращает турбины, производя электричество. Эти станции совершенно не зависят от естественных колебаний речного стока, а под водохранилища требуется гораздо меньше затапливаемых площадей.

Тепловые электрические станции – ТЭС

На тепловых электростанциях России производится примерно 70% всей электрической энергии. Они работают на мазуте, газе, угле, а в определенных местностях используется торф и сланцы.

Все ТЭС можно условно разделить на два основных вида. Первый вариант является так называемым паротурбинным, где первичным двигателем служит паровая турбина. Эти устройства могут быть конденсационными (КЭС), вырабатывающими только электроэнергию, и теплоэлектроцентралями (ТЭЦ), производящими не только электричество, но и тепло. Коэффициент полезного действия ТЭЦ составляет 60-70%, а у КЭС этот показатель равен 30-40%. Основным недостатком тепловых станций считается их обязательная привязка к потребителям тепла.

Положительных качеств у тепловых электростанций значительно больше. Они свободно размещаются на всех территориях, где имеются природные ресурсы и не подвержены сезонным колебаниям погодных условий. Однако, используемое топливо является не возобновляемым, а сами установки негативно влияют на экологическую обстановку. Российские ТЭС не имеют достаточно эффективных систем очистки выходящих газов от вредных и токсичных веществ. Более экологичными считаются газовые установки, но трубопроводы, проложенные к ним, наносят непоправимый вред природе.

Электростанции, расположенные в европейской части Российской Федерации, работают в основном на мазуте и природном газе, а в восточных районах они располагаются возле месторождений угля, добываемого открытым способом. Большинство установок относится к государственным районным электростанциям – ГРЭС, входящим в Единую энергосистему страны.