Электроэнергетика – это фундамент всей экономики страны и основа существования современного общества.
2. Расскажите, какие типы электростанций существуют в нашей стране. Какова их специфика?
Гидравлические электростанции (ГЭС). Используют в качестве источника движения энергию движения водных масс. Отличаются длительными сроками строительства и его высокой стоимостью, но их эксплуатация очень проста и требует минимальных затрат труда.
Теплоэлектростанции (ТЭЦ). Работают на традиционных видах топлива (угле, газе, мазуте, торфе). Бывают двух видов. На конденсационных электростанциях прошедший через турбину отработанный пар охлаждается, конденсируется и вновь поступает в котёл. На теплоэлектроцентралях отработанный пар нагревает воду, которая используется для отопления.
Максимальное расстояние передачи горячей воды – 20 км. ТЭЦ строятся гораздо быстрее, и стоимость их строительства гораздо ниже, чем строительства ГЭС, но для эксплуатации требуется больше труда и постоянная добыча и транспортировка невозобновимого ископаемого топлива. Велико воздействие данных электростанций на окружающую среду. Наибольший ущерб наносят станции на угле, наименьший – на газу.
Как работает гидроэлектростанция
Атомные электростанции (АЭС) в России используются в основном для выработки электроэнергии, хотя есть уже станции теплоснабжения. АЭС очень сложные объекты. Их стоит рассматривать в рамках всего ядерного топливного цикла: добычи урановых руд, их обогащения, изготовление тепловыделяющих элементов, производство электроэнергии на АЭС, переработки и захоронения ядерных отходов. Заключительной стадией цикла должна быть утилизация ядерных установок АЭС через 20-25 лет их работы.
АЭС не требуют массовых перевозок топлива, поэтому их можно строить в самых отдалённых районах. Основные направления развития АЭС – освоение безопасных, экономичных новых реакторов.
Геотермальные станции используют подземное тепло. Существует опытная приливная электростанция на 12 МВт. Что касается ветровой или солнечной энергии, то их использование в России крайне ограничено.
3. Какая существует связь между наличием гидроресурсов и размещением ГЭС?
Самые крупные в стране ГЭС построены на реках Восточной Сибири (Ангара, Енисей). На Ангаре, Енисее и других реках России строительство ГЭС ведется, как правило, каскадами, которые представляют собой группу электростанций, расположенных ступенями по течению водного потока, для последовательного использования его энергии.
4. Распределите электростанции в порядке возрастания их доли в производстве электроэнергии: а) АЭС; б) ТЭС; в) ГЭС.
Верный ответ: б) ТЭС, в) ГЭС, а) АЭС.
5. Установите соответствие.
Тип электростанции Название электростанции
Атомная. А. Мутновская.
Гидроэлектростанция. Б. Костромская.
Геотермальная. В. Братская.
Тепловая Г. Курская
Атомная. А. Курская.
Гидроэлектростанция. Б. Братская.
Геотермальная. В. Мутновская.
Тепловая Г. Костромская
Принцип работы генератора переменного тока
6. Составьте структурную схему энергетики.
7. По карте на с. 252-253 Приложения определите, как размещены крупнейшие ГЭС, ТЭС и АЭС. Постарайтесь объяснить такое размещение электростанций.
Тепловые электростанции стоят либо в районах добычи топлива, либо в районах энергопотребления. Основные мощности ГЭС сосредоточены на сибирских реках. Почти все атомные электростанции расположены в европейской части России, т.е. сосредоточены главным образом в районах, не имеющих собственных запасов топлива.
8. Переведите данные диаграмм на рисунке 86 в табличную форму. Проанализируйте их и запишите выводы.
Структура производства электроэнергии некоторых стран мира (%)
Структура производства электроэнергии некоторых стран мира наглядно отражает специфику национальных экономик государств. Те страны, которые располагают углеводородными ресурсами или имеют возможность обменивать их на выгодных условиях ориентированы на теплоэнергетику. Те страны, географический рельеф которых содержит значительные потенциалы рек, также непременно ими пользуются. Имеющийся научный потенциал также применяется странами по назначению для получения атомной энергии. Таким образом, специфика производства электроэнергии той или иной страны отражает основные преимущества и направления развития национальных экономик предвидящих или пытающихся предвидеть исчерпаемость энергетических ресурсов, рентабельность производства энергии, возобновимость ресурсов, мощность энергетических потоков так необходимых для сохранения собственной государственной независимости.
9. За рубежом активно используют экологически чистую электроэнергию: ветровую, солнечную. Как вы думаете, каковы перспективы использования энергии ветра и солнца в нашей стране? Что сдерживает их использование?
В Росси стоит задача повышения эффективности производства электроэнергии и тепла за счет внедрения передовых технологий и современного высокоэкономичного оборудования.
Что касается ветровой или солнечной энергии, то их использование в России сейчас возможно лишь в виде мелких установок не представляющих производственной ценности. Более реальная перспектива – увеличение доли использования природного газа.
Проведите небольшое исследование в вашем доме. Выясните: а) сколько в нем электрических точек; б) сколько электроприборов; в) какие из них работают постоянно; сколько в месяц и за год вы платите за электроэнергию. Что делается в вашей семье по экономии электроэнергии? Что вы можете еще предложить для её экономии?
А) в нашем доме 10 электрических точек;
Б) в нашем доме 18 электрических приборов;
В) Работают постоянно: холодильник, отопительный электрокотел, компьютер, часы, вентиляционная установка;
Г) в месяц мы платим за электроэнергию 2 тысячи рублей, в год – 24 тысячи рублей;
Для экономии электроэнергии используются энергосберегающие лампы и приборы. В качестве предложения стоит рассмотреть возможность перехода на отопление жилого дома природным газом.
Источник: resheba.me
ГАЭС. Что это такое, принцип работы и назначение
ГЭС, АЭС, ТЭС — эти аббревиатуры у всех на слуху и «расшифровать» их может практически каждый. А вот аббревиатура ГАЭС не так часто встречается в информационном поле и далеко не все знают «что это за зверь такой и с чем его едят».
ГАЭС — это гидроаккумулирующая электростанция. Принцип её работы и назначение чем-то похожи на принцип работы и назначение обычной ГЭС (Гидроэлектростанция), т.е. генерация электроэнергии за счет движения водных масс, но все-же есть довольно таки существенные и принципиальные отличия.
ГАЭС условно состоит из верхнего аккумулирующего бассейна, нижнего питающего бассейна и здания ГАЭС (машинного зала), в котором размещаются гидрогенераторы (гидротурбины) и насосы (они бывают совмещены в одном агрегате). Электроэнергию ГАЭС вырабатывает как и обычная ГЭС, при помощи движения (падения) воды за счет перепада высот между верхним и нижним бассейнами. А вот кардинальное отличие в принципе работы ГАЭС от ГЭС заключается в том, что вода, из верхнего бассейна, которая, «сделав свою работу» оказывается в нижем бассейне, насосами перекачивается из нижнего вновь в верхний бассейн. За счет цикла обратной перекачки воды, в верхнем аккумулирующем бассейне вновь появляется вода, с помощью которой снова будут вращаться гидротурбины, которые вырабатывают электроэнергию.
Появилась такая технология «многоразового» использования одной и той же воды для генерации электроэнергии еще в 19-м веке, но большого распространения ГАЭС в те времена не получили. Зато в 20-м и 21-м веках, благодаря развитию атомной, солнечной, ветровой генерации электроэнергии, строительство и введение в работу большого числа гидроаккумулирующих электростанций стало необходимо, оправдано и экономически выгодно в энергетике.
Дело в том, что потребление электроэнергии в течение суток не является равномерным и график суточного потребления схож с синусоидой. Существуют как утренние и вечерние максимумы потребления электроэнергии, так и дневные и ночные минимумы (провалы) потребления.
Если, допустим, электроэнергия вырабатывается АЭС, то подстроить выработку под максимумы и провалы потребления невозможно, так как увеличение или уменьшение генерации электроэнергии на АЭС процесс очень не быстрый и потенциально опасный. Технологический процесс выработки электроэнергии на АЭС устроен так, что после выхода на номинальную выработку электроэнергии, необходимо поддерживать её постоянно на этом уровне.
Если электроэнергию вырабатывают солнечные электростанции или ветряки, то в этом случае ситуация диаметрально противоположна — есть солнце — есть генерация, есть ветер — есть генерация, а если нет, то выработки электроэнергии тоже нет. А потребителю электроэнергия нужна всегда. Утром и вечером в бОльших количествах, днем и ночью — в меньших. И его совсем не интересует куда будет направлена избыточная электроэнергия, выработанная на АЭС, и где энергоснабжающая компания «добудет» необходимые объемы электроэнергии ночью или в штиль, если это «зеленая» энергетика.
Вот в таких ситуациях и необходимы ГАЭС, которые занимают свою, специфическую, нишу в энергетике. Они, в часы избыточной выработки другими электростанциями, работают как аккумуляторы ( с помощью насосов, трансформируя (превращая) электроэнергию, выработанную другими источниками, в потенциальную энергию накопленной в верхнем бассейне воды, которая перекачивается из нижнего бассейна), а во время пиковых нагрузок в энергосистеме работают как обычные ГЭС, вырабатывая электроэнергию за счет накопленной в верхнем бассейне воды. Да, КПД данного процесса трансформации (электрической энергии в потенциальную энергию воды и обратно в электроэнергию) далеко не 100%, но таким способом удается сохранить (аккумулировать) избыточную электроэнергию во время низкого потребления и выдать в сеть сгенерированную электроэнергию, так необходимую во время пиковых нагрузок.
Таким образом ГАЭС являются эффективным типом «маневренных» электростанций, которые повышают надежность и экономичность энергосистемы, основой генерации в которой являются атомные электростанции или электростанции «зеленой» энергетики. Еще одним плюсом ГАЭС является их «экологичность», так как размеры их бассейнов относительно невелики, по сравнению с водохранилищами для ГЭС. Поэтому не требуется затопление больших территорий (площадей) для создания водохранилища, что приводит к определенным климатическим и сейсмическим изменениям в регионе строительства ГЭС.
Источник: www.ixbt.com
Несколько фактов о ГЭС, которые вас удивят
На первый взгляд, гидроэлектростанция штука довольно простая — льётся вода, крутится генератор, вырабатывается электричество. На самом деле современная ГЭС — система с очень сложным оборудованием и тысячами датчиков, управляемая компьютерами.
Сегодня я расскажу о том, что мало кто из обычных людей знает о ГЭС.
Сейчас я нахожусь на стройплощадке Усть-Среднеканской ГЭС, которая расположена в 400 километрах от Магадана. Подробно о ГЭС и строительстве я ещё расскажу, а сегодня несколько любопытных фактов.
1. ГЭС — возможно единственный крупный инженерный объект, который начинает эксплуатироваться задолго до окончания строительства. На Усть-Среднеканской ГЭС ещё не до конца возведена плотина, не до конца построен машинный зал, а первые два гидроагрегата из четырёх уже вырабатывают электричество.
2. Пока ГЭС строится, в её гидроагрегатах работают временные рабочие колёса, рассчитанные на малый напор воды. Когда плотина будет достроена, напор воды повысится и временные колёса заменят постоянными для высокого напора с другой формой лопастей.
3. Несмотря на то, что строительство ГЭС очень дорогое удовольствие, многие ГЭС окупаются ещё до того, как их достраивают до конца. Кстати, Усть-Среднеканская ГЭС продаёт электричество по 1.10 руб за кВтч.
4. Перед тем, как попасть на турбину ГЭС, вода закручивается с помощью огромной стальной улитки — спиральной камеры. Сейчас на Усть-Среднеканской ГЭС как раз заканчивается монтаж спиральной камеры третьего энергоагрегата и мне удалось увидеть и сфотографировать её. Когда энергоагрегат будет достроен, гигантская улитка окажется в толще бетона.
Чтобы осознать размеры конструкции, обратите внимание на рабочих, занимающихся монтажом спиральной камеры.
5. Рабочее колесо гидроагрегата всегда крутится с одинаковой скоростью, обеспечивая стабильную частоту 50 герц. Для меня всегда было загадкой, как поддерживается стабильная скорость вращения. Оказалось, просто с помощью изменения потока воды. Лопатки, управляемые компьютером, постоянно находятся в движении, уменьшая и увеличивая поток воды. Задача системы добиться точной скорости вращения независимо от усилия, с которым крутится вал генератора (а оно зависит от вырабатываемой мощности).
6. Напряжение, выдаваемое генератором, регулируется с помощью изменения напряжения возбуждения. Это постоянное напряжение, которое подаётся на электромагнит ротора. При этом напряжение, которое генерируется обмоткой статора зависит от силы магнитного поля. На фото у меня над головой вращается многотонный ротор.
7. Генератор ГЭС вырабатывает напряжение 15.75 кВ. На Усть-Среднеканской ГЭС установлены генераторы, имеющие номинальную мощность 142.5 МВт (142500000 Вт) и ток в проводах, отводящих выработанное электричество от генератора, может достигать 6150 А. Поэтому эти провода, а точнее шины, имеют огромное сечение и заключены вот в такие трубы.
Любая коммутация при таких токах превращается в большую проблему. Вот так выглядит простой выключатель. Конечно, на токе в шесть тысяч ампер и напряжении пятнадцать тысяч вольт он становится совсем непростым.
8. Повышающие трансформаторы обычно стоят на улице за машинным залом ГЭС (для передачи потребителям напряжение, полученное с генераторов, повышается чаще всего до 220 кВ).
9. По проводам линий электропередач передаётся не только электроэнергия на частоте 50 Гц, но и информационные сигналы на высокой частоте. С помощью них, например, можно с высокой точностью определить место аварии на ЛЭП. На электростанциях и подстанциях ставятся специальные фильтры высокочастотного сигнала. Наверняка, вы такие штуки видели, но вряд ли знали, для чего они.
10. Вся коммутация на высоких напряжениях происходит в среде элегаза (фторид серы, имеющий очень низкую электропроводность), поэтому провода выглядят, как трубы и электрика больше напоминает сантехнику. 🙂
p.s. Спасибо сотрудникам Усть-Среднеканской ГЭС Илье Горбунову и Вячеславу Сладкевичу (он на фото) за подробные ответы на мои многочисленные вопросы, а так же компании Русгидро за возможность своими глазами посмотреть на строительство и работу такого грандиозного сооружения.
Основная тема моего блога — техника в жизни человека. Я пишу обзоры, делюсь опытом, рассказываю о всяких интересных штуках. А ещё я делаю репортажи из интересных мест и рассказываю об интересных событиях.
Добавьте меня в друзья здесь. Запомните короткие адреса моего блога: Блог1.рф и Blog1rf.ru.
Второй мой проект — lamptest.ru. Я тестирую светодиодные лампы и помогаю разобраться, какие из них хорошие, а какие не очень.
Источник: ammo1.livejournal.com