Тепловая элeктpоэнepгeтика России

Тепловая электроэнергетика

Электроэнергия на ТЭС (теплоэлектростанциях) вырабатывается за счет сгорания определенного вида топлива: угля, нефти, природного газа, горючих сланцев. Мощные паровые турбины приводят в действие электрогенераторы. По особенностям технологического процесса ТЭС подразделяются на два вида.

Конденсаторные (КЭС); на данных электростанциях, отработанный остывший пар охлаждается, превращается в капли воды и вновь поступает в котел. Конденсаторные электростанции получили широкое применение в России. Тепловые электроцентрали (ТЭЦ); важной их особенностью является то, что остывший в турбине пар или кипящая вода после используются для отопления и горячего водоснабжения промышленных предприятий и коммунальной системы.

ТЭЦ образуются как правило, в больших городах, т.к. эффективная и постоянная передача пара или горячей воды из-за высоких тепловых потерь в трубах возможна на небольшие расстояния. Кроме того, чтобы потери тепла были минимальными, ТЭЦ нужно дополнять небольшими подстанциями, которые должны располагаться вблизи потребителя. При всех недостатках ТЭЦ - это установки по концентрировании большого количества электроэнергии.

Преимущества тепловых станций по сравнению с другими типами электростанций:

1. Свободное территориальное размещение электростанций.
2. Постоянное бесперебойное вырабатывание электроэнергии
3. Взаимосвязи ТЭС с массовым освоением технологий, их сооружения.

Недостатки ТЭС:

1. Для работы ТЭС необходимы невозобновимые топливные ресурсы
2. ТЭС нельзя часто запускать и останавливать, т.к. смена режима их работы сильно снижают эффективность, повышают расход топлива и приводят к высокому износу основного оборудования.
3. ТЭС характеризуются низким КПД (как правило, до 30 %).

Именно ТЭС оказывают прямое и крайне негативное влияние на экологию и являются одними из самых с «грязных» источников электроэнергии. Большой ущерб экологии России соседних регионов приносят ТЭС на угле, особенно с высоким содержанием золы. Среди ТЭС самыми экологически «чистыми» оказываются станции, использующие в своем технологическом процессе природный газ.

По оценкам российских экспертов, ТЭС всего мира выбрасывают в атмосферу ежегодно около 200…250 млн т золы, более 60 млн т сернистого ангидрида и большое количество углекислого газа (вызывающего парниковый эффект и приводящего к глобальным изменениям в атмосфере-воздушной оболочке ), при этом поглощая большое количество кислорода.

Кроме того, к нестоящему времени выявлено, что избыточный радиационный фон вокруг тепловых электростанций, которые работают на угле, в среднем в мире в 90 раз выше, чем вблизи АЭС такой же мощности (уголь в качестве микропримесей почти всегда содержит радиоактивные элементы - уран, торий и радиоактивный изотоп углерода).

Тем не менее отработанные технологии строительства, оборудования и эксплуатации ТЭС, а также дешевизна их производства приводят к тому, что доля ТЭС в мировых балансах электроэнергии в целом повышается, причем эксперты считают, что такая тенденция в будущем сохранится. Пo указанной причине усовершенствования технологий ТЭС и снижению влияния их недостатков во всем мире уделяется наибольшее внимание.

В снабжении топливом основным направлением последних лет в экономически-развитых и богатых странах является перевод угольных и мазутных ТЭС на природный газ (прежде всего, для снижения экологического загрязнения). В Европе это за последние годы закреплено определенными директивами ЕС.

Кроме того, новые законы экологической безопасности для ТЭС в развитых государствах предусматривают обязательное оборудование станций многоступенчатыми системами, утилизируют вредные пылевые и газовые выбросы. В последнее время на ТЭС появляются и получают большое распространение установки принципиально новых типов.

1. Газотурбинные установки (ГТУ), где вместо паровых турбин действуют газовые турбины на жидком или газообразном топливе, что в основном снимает крайне острую проблему вод

2. Парогазотурбинные установки (ПТУ), в которых тепло отработавших га- зов используется для кипячения воды с целью получения пара низкого давления в парогенераторах, за счет этого возможно существенно повысить коэффициент полезного использования топлива.

3. Магнитогидродинамические генераторы (МГДГ) для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую. Принцип работы МГДГ такой же, что и обычного электрического генератора: в проводнике, движущемся поперек магнитного поля, возникает электрический ток.

При этом роль проводника в МГДГ играет низкотемпературная (2000…3ООО °С) плазма, которая возникает в результате насыщения газообразных продуктов сгорания топлива. ТЭС комбинированного цикла, которые используют МГД-генераторы, считаются перспективными.

Кроме того, эти электростанции меньше загрязняют экологическую обстановку и имеют еще одно важное преимущество – способность быстро развивать наибольшую мощность. Основной проблемой широкого использования МГДГ является создание и промышленный выпуск недорогих конструкционных материалов, способных противостоять коррозии при высоких (2000°С и выше) рабочих температурах газовой плазмы в МГД-установках.

В настоящее время выпуск материалов с такими характеристиками ограничен сферами специальной, военно - авиационной и ракетной техники. Еще одной, технологией ТЭС является газовая микро энергетика. При высокой теплотворной способности газ как топливо создает единственную экологическую опасность – токсичные окислы азота в продуктах горения.

При этом в малых котлах их образуется в 6 раз меньше (на единицу вырабатываемой энергии), чем в больших, но существуют освоенные и простые методы снижения образования окислов азота путем подмешивания части дымовых газов. Малые энергоустановки на газовом топливе, состоящие из газовой турбины), турбогенератора и котла - утилизатора для комбинированной выработки электроэнергии и тепла, считаются реальной основой газовой микроэнергетики.

Особенно эффективна данная схема в тех случаях, когда потребителю нужно только тепло (отопление, горячая вода); тогда нужно установить на чердаке или в подвале здания небольшой, полностью автоматизированный газовый водонагревательный котел.

Эффективность газовой микро энергетики определяется прежде всего тем, что плотность потока энергии в газовой трубе, даже при низком давлении, приблизительно на два порядка выше, чем в трубе с горячей водой. Поэтому энергию можно передать в газовой трубе меньшего диаметра. Известно, что уложенные 50…70 лет назад газовые трубы в основном служат и в настоящее время, в то время как тепловые сети горячего водоснабжения и отопления приходится менять и ремонтировать гораздо чаще из-за коррозии металла.

Кроме этого, газ передаётся по трубам практически без потерь, в то время как в длинных магистралях водяного теплоснабжения теряется до 50 % тепла.

Гидроэнергетика — это область хозяйственно - экономической деятельности людей, совокупность больших естественных и искусственных систем, которые служат для преобразования энергии водного потока в электрическую энергию.

Чаще всего используется энергия падающей воды в речном потоке.

Преимущества ГЭС:

1. Использование возобновляемой энергии.
2. Очень дешевая электроэнергия.
3. Работа не сопровождается вредными выбросами в атмосферу.
4. Быстрый выход на режим выдачи рабочей мощности после включения станции.

Недостатки ГЭС:

1. Затопление пахотных земель строительство ведется там, где есть большие запасы энергии воды на горных реках опасны из-за высокой сейсмичности районов.
2. Сокращенные и нерегулируемые пропуски воды из водохранилищ по 10-15 дней приводят к переустановке уникальных пойменных экосистем по всему руслу рек, как следствие, загрязнение рек, сокращение трофических цепей, снижение поголовья рек, снижение продолжительности жизни беспозвоночных водных животных, повышение агрессивности гнуса (мошки) из-за недоедания на личиночных стадиях, исчезновение мест гнездования многих видов перелётных птиц.
3. Недостаточное увлажнение пойменной почвы, негативные растительные сукцессии (обеднение фито массы).
4. Сокращение потока биогенных веществ в океаны.