Энергетика мира
России и США 80% (1975), в мире около 76% (1973).
Сейчас около 50% всей электроэнергии мира производится на тепловых
электростанциях. Большинство городов России снабжаются именно ТЭС. Часто в
городах используются ТЭЦ - теплоэлектроцентрали, производящие не только
электроэнергию, но и тепло в виде горячей воды. Такая система является
довольно-таки непрактичной т.к. в отличие от электрокабеля надежность
теплотрасс чрезвычайно низка на больших расстояниях, эффективность
централизованного теплоснабжения сильно при передаче также понижается (КПД
достигает 60 – 70%). Подсчитано, что при протяженности теплотрасс более 20
км (типичная ситуация для большинства городов) установка электрического
бойлера в отдельно стоящем доме становится экономически выгодна. На
размещение тепловых электростанций оказывает основное влияние топливный и
потребительский факторы. Наиболее мощные ТЭС расположены в местах добычи
топлива. Тепловые электростанции, использующие местные виды органические
топлив (торф, сланцы, низкокалорийные и многозольные угли, мазут, газ),
ориентируются на потребителя и одновременно находятся у источников
топливных ресурсов.
Принцип работы тепловых станций основан на последовательном
преобразовании химической энергии топлива в тепловую и электрическую
энергию. Основным оборудованием ТЭС является котел, турбина, генератор. В
котле при сжигании топлива выделяется тепловая энергия, которая
преобразуется в энергию водяного пара. В турбине водяной пар превращается в
механическую энергию вращения. Генератор превращает энергию вращения в
электрическую. Тепловая энергия для нужд потребления может быть взята в
виде пара из турбины либо котла.
Тепловые электростанции имеют как свои преимущества, так и
недостатки. Положительным по сравнению с другими типами электростанций
является относительно свободное размещение, связанное с широким
распространением и разнообразием топливных ресурсов; способность
вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний. К отрицательным
относятся следующие факторы: ТЭС обладает низким коэффициентом полезного
действия, если последовательно оценить различные этапы преобразования
энергии, то увидим, что не более 32% энергии топлива превращается в
электрическую. Топливные ресурсы нашей планеты ограничены, поэтому нужны
электростанции, которые не будут использовать органическое топливо. Кроме
того, ТЭС оказывает крайне неблагоприятное воздействие на окружающую среду.
Тепловые электростанции всего мира, в том числе и России выбрасывает в
атмосферу ежегодно 200-250 млн. тонн золы и около 60 млн. тонн сернистого
ангидрида, они поглощают огромное количество кислорода.
Гидроэнергетика
По количеству вырабатываемой энергии на втором месте находятся
гидравлические электростанции (ГЭС). Они производят наиболее дешевую
электроэнергию, но имеют довольно большую себестоимость постройки. Именно
ГЭС позволили советскому правительству в первые десятилетия советской
власти совершить большой прорыв в промышленности.
Современные ГЭС позволяют производить до 7 млн. кВт энергии, что
вдвое превышает показатели действующих в настоящее время ТЭС и, пока, АЭС,
однако размещение ГЭС в Европе затруднено по причине дороговизны земли и
невозможности затопления больших территорий в данных регионах. Важным
недостатком ГЭС является сезонность их работы, столь неудобная для
промышленности.
ГЭС можно разделить на две основные группы: ГЭС на крупных равнинных
реках и ГЭС на горных реках. В нашей стране большая часть ГЭС сооружалась
на равнинных реках. Равнинные водохранилища обычно велики по площади и
изменяют природные условия на значительных территориях. Ухудшается
санитарное состояние водоемов: нечистоты, которые раньше выносились реками,
накапливаются в водохранилищах, приходится применять специальные меры для
промывки русел рек и водохранилищ. Сооружение ГЭС на равнинных реках менее
рентабельно, чем на горных, но иногда это необходимо, например, для
создания нормального судоходства и орошения. Во всех странах мира стараются
отказаться от использования ГЭС на равнинных реках, переходя на быстрые
горные реки или АЭС.
Гидравлические электростанции используют для выработки
электроэнергии гидроэнергетические ресурсы, то есть силу падающей воды.
Существует три основных вида ГЭС:
1. Гидроэлектрические станции.
Технологическая схема их работы довольна проста. Естественные водные
ресурсы реки преобразуются в гидроэнергетические ресурсы с помощью
строительства гидротехнических сооружений. Гидроэнергетические ресурсы
используются в турбине и превращаются в механическую энергию, механическая
энергия используется в генераторе и превращается в электрическую энергию.
2. Приливные станции.
Природа сама создает условия для получения напора, под которым может
быть использована вода морей. В результате приливов и отливов уровень морей
меняется на северных морях - Охотском, Беринговом, волна достигает 13
метров. Между уровнем бассейна и моря создается разница и таким образом
создается напор. Так как приливная волна периодически изменяется, то в
соответствии с ней меняется напор и мощность станций. Пока еще
использование приливной энергии ведется в скромных масштабах. Главным
недостатком таких станций является вынужденный режим. Приливные станции
(ПЭС) дают свою мощность не тогда, когда этого требует потребитель, а в
зависимости от приливов и отливов воды. Велика также стоимость сооружений
таких станций.
3. Гидроаккумулирующие электростанции.
Их действие основано на цикличном перемещении одного и того же
объема воды между двумя бассейнами: верхним и нижним. В ночные часы, когда
потребность электроэнергии мала, вода перекачивается из нижнего
водохранилища в верхний бассейн, потребляя при этом излишки энергии,
производимой электростанциями ночью. Днем, когда резко возрастает
потребление электричества, вода сбрасывается из верхнего бассейна вниз
через турбины, вырабатывая при этом энергию. Это выгодно, так как остановки
ТЭС в ночное время невозможны. Таким образом ГАЭС позволяет решать проблемы
пиковых нагрузок. В России, особенно в европейской части, остро стоит
проблема создания маневренных электростанций, в том числе ГАЭС.
Кроме перечисленных достоинств и недостатков гидравлические
электростанции имеют следующие: ГЭС являются весьма эффективными
источниками энергии, поскольку используют возобновимые ресурсы, они просты
в управлении и имеют высокий КПД - более 80%. В результате производимая
энергия на ГЭС самая дешевая. Огромное достоинство ГЭС – возможность
практически мгновенного автоматического запуска и отключение любого
требуемого количества агрегатов. Но строительство ГЭС требует длительных
сроков и больших удельных капиталовложений, это связано с потерей земель на
равнинах, наносит ущерб рыбному хозяйству. Доля участия ГЭС в выработке
электроэнергии значительно меньше их доли в установленной мощности, что
объясняется тем, что их полная мощность реализуется лишь в короткий период
времени, причем только в многоводные годы. Поэтому, несмотря на
обеспеченность многих стран мира гидроэнергетическими ресурсами, они не
могут служить основной выработки электроэнергии.
Атомная энергетика.
Первая в мире АЭС - Обнинская была пущена в 1954 году в России.
Персонал 9 российских АЭС составляет 40,6 тыс. человек или 4% от общего
числа населения занятого в энергетике. 11,8% или 119,6 млрд. кВт всей
электроэнергии, произведенной в России выработано на АЭС. Только на АЭС
рост производства электроэнергии сохраняется высоким.
Планировалось, что удельный вес АЭС в производстве электроэнергии
достигнет в СССР в 1990 г. 20%, фактически было достигнуто только 12,3%.
Чернобыльская катастрофа вызвала сокращение программы атомного
строительства, с 1986 г. в эксплуатацию были введены только 4 энергоблока.
АЭС, являющиеся наиболее современным видом электростанций, имеют ряд
существенных преимуществ перед другими видами электростанций: при
нормальных условиях функционирования они обсолютно не загрязняют окружающую
среду, не требуют привязки к источнику сырья и соответственно могут быть
размещены практически везде, новые энергоблоки имеют мощность практичеки
равную мощности средней ГЭС, однако коэффициэнт использования установленной
мощности на АЭС (80%) значительно превышает этот показатель у ГЭС или ТЭС.
Значительных недостатков АЭС при нормальных условиях
функционирования практически не имеют. Однако нельзя не заметить опасность
