Cum să obțineți energie electrică de la sol: schema lui Belousov. Cum să obțineți energie electrică din apă Din ce puteți genera energie

În acest articol, vom vorbi despre cum obțineți energie electrică.

Principala și, poate, cea mai importantă parte a oricărei centrale electrice care furnizează energie electrică este, desigur, un generator electric. Acest dispozitiv electric este capabil să transforme lucrul mecanic în electricitate. În exterior, arată ca un motor electric obișnuit, iar în interior nu este foarte diferit.

Principiul de bază al funcționării și funcționării unui generator electric se bazează pe legea inducției electromagnetice a lui Faraday. Pentru generarea EMF, sunt necesare două condiții. În primul rând, acesta este un circuit sub forma unei înfășurări de cupru și prezența unui flux magnetic, care, de regulă, este creat de un magnet obișnuit sau de o înfășurare suplimentară.

Astfel, pentru ca EMF dorit să apară la ieșirea generatorului electric, este necesar să se pună în mișcare un magnet sau o înfășurare unul față de celălalt. Fluxul magnetic, care trece prin circuit, ca urmare, creează electricitate. Mai mult, viteza de rotație afectează direct valoarea tensiunii generate. Acum, având o idee despre un generator electric, trebuie doar să găsim o sursă de mișcare pentru acesta, adică surse de electricitate.

În 1882, marele om de știință Thomas Edison a lansat prima centrală termică (TPP) din lume, alimentată de un motor cu abur. La acea vreme, motorul cu abur era cel mai bun dispozitiv pentru a crea mișcarea unei locomotive cu abur și a unei mașini de producție.

Desigur, centrala electrică era și alimentată cu abur. Când apa este încălzită în cazan, se formează abur de înaltă presiune, care este furnizat palelor turbinei sau unui cilindru cu piston, împingându-l, ca urmare, producând mișcare mecanică datorită încălzirii apei. Cărbunele, păcură, gazul natural, turba sunt de obicei folosite drept combustibil - într-un cuvânt, ceea ce arde bine.

Centralele hidroelectrice sunt structuri speciale construite pe locurile unde cade râul și care folosesc energia acestuia pentru a roti un generator electric. Poate că acesta este cel mai inofensiv mod de a genera electricitate, deoarece nu există ardere a combustibilului și nici deșeuri periculoase.

Centralele nucleare sunt, în principiu, foarte asemănătoare cu cele termice, singura diferență este că centralele de cogenerare folosesc combustibil combustibil pentru a încălzi apa și a genera abur, în timp ce în centralele nucleare căldura generată de o reacție nucleară servește drept sursă de încălzire. Reactorul conține o substanță radioactivă, de obicei uraniu, care, în timpul dezintegrarii sale, eliberează o cantitate mare de căldură și astfel încălzește cazanul cu apă, urmată de eliberarea de abur pentru a roti turbina și generatorul electric.

Pe de o parte, centralele nucleare sunt foarte profitabile, deoarece cu cantitatea lor mică de materie, sunt capabile să producă multă energie. Dar nu totul este atât de lipsit de nori. Deși centralele nucleare asigură un grad ridicat de siguranță, există încă greșeli fatale, precum centrala nucleară de la Cernobîl. Și chiar și după ce combustibilul nuclear a fost consumat, deșeurile rămân și nu pot fi eliminate.

Există, de asemenea, multe și mult mai puțin utilizate surse de energie electrică, spre deosebire de cele principale. Acestea sunt, de exemplu, generatoarele de energie eoliană, care transformă forța obișnuită a vântului direct în curent electric.

Recent, panourile solare câștigă popularitate. Munca lor se bazează pe transformarea razelor solare ale soarelui, sau mai degrabă, a fotonilor acestuia. Fotocelula este formată din două straturi subțiri de material semiconductor, când radiația solară intră în limita de contact a doi semiconductori, apare un EMF, care ulterior poate produce un curent electric la electrozii săi de ieșire.

Introducere ………………………………………………. ………… .2

eu ... Principalele modalități de obținere a energiei …………………… .3

1. Centrale termice …………… .. ………………… 3

2. Centrale hidroelectrice …………………………………… 5

3. Centrale nucleare …………………… .. ………… 6

II ... Surse de energie neconvenționale …………………… ..9

1. Energia eoliană ………………………………………… 9

2. Energia geotermală ………………………………………… 11

3. Energia termică a oceanului ……………………………… .12

4. Energia fluxului și refluxului ………………………… ... 13

5. Energia curenților marini ……………………………… 13

6. Energia Soarelui ………………………………………… 14

7. Ingineria energiei cu hidrogen ………………………………… 17

Concluzie ……………………………………………………… 19

Literatură ……………………………………………………… .21

Introducere.

Progresul științific și tehnologic este imposibil fără dezvoltarea energiei și electrificarea. Pentru a crește productivitatea muncii, mecanizarea și automatizarea proceselor de producție, înlocuirea forței de muncă umană cu forța de muncă mecanică este de o importanță capitală. Însă majoritatea covârșitoare a mijloacelor tehnice de mecanizare și automatizare (echipamente, instrumente, calculatoare) au o bază electrică. Energia electrică este utilizată pe scară largă în special pentru a conduce motoare electrice. Puterea mașinilor electrice (în funcție de scopul lor) este diferită: de la fracțiuni de watt (micromotoare utilizate în multe ramuri ale tehnologiei și în produsele de uz casnic) până la valori uriașe care depășesc un milion de kilowați (generatoare de centrale electrice).

Omenirea are nevoie de electricitate, iar cererea pentru aceasta crește în fiecare an. În același timp, rezervele de combustibili naturali tradiționali (petrol, cărbune, gaz etc.) sunt limitate. Există, de asemenea, rezerve limitate de combustibil nuclear - uraniu și toriu, din care plutoniul poate fi obținut în reactoare de reproducere. Prin urmare, este important astăzi să găsim surse de energie electrică profitabile, de altfel benefice nu numai din punct de vedere al combustibilului ieftin, ci și din punct de vedere al simplității construcției, exploatării, ieftinității materialelor necesare construcției unei stații. , și durabilitatea stațiilor.

Acest eseu este o scurtă prezentare a stării actuale a resurselor umane de energie. Lucrarea are în vedere sursele tradiționale de energie electrică. Scopul lucrării este, în primul rând, de a se familiariza cu starea actuală a lucrurilor în această gamă neobișnuit de largă de probleme.

Sursele tradiționale includ în primul rând: energie termică, nucleară și de curgere a apei.

Industria energetică rusă este astăzi 600 de centrale termice, 100 hidraulice, 9 centrale nucleare. Există, desigur, mai multe centrale electrice care folosesc ca sursă primară energia solară, eoliană, hidrotermală, mareelor, dar ponderea producției lor de energie este foarte mică în comparație cu centralele termice, nucleare și hidraulice.

eu ... Principalele moduri de a obține energie.

1. Centrale termice.

Centrală termică (TPP), o centrală electrică care generează energie electrică ca urmare a conversiei energiei termice eliberate în timpul arderii combustibilului fosili. Primele centrale termice au apărut la final. al XIX-lea și a câștigat o distribuție predominantă. Toate R. anii 70 Secolului 20 TPP este principalul tip de centrală electrică. Ponderea energiei electrice generate de aceștia a fost: în Rusia și SUA, St. 80% (1975), în lume aproximativ 76% (1973).

Aproximativ 75% din toată energia electrică din Rusia este produsă de centrale termice. Majoritatea orașelor din Rusia sunt alimentate cu centrale termice. Centralele de cogenerare sunt adesea folosite în orașe - centrale termice și electrice combinate care produc nu numai energie electrică, ci și căldură sub formă de apă caldă. Un astfel de sistem este destul de nepractic deoarece spre deosebire de cablul electric, fiabilitatea rețelei de încălzire este extrem de scăzută pe distanțe lungi, eficiența încălzirii centralizate este mult redusă din cauza scăderii temperaturii lichidului de răcire. Se estimează că, odată cu lungimea rețelei de încălzire de peste 20 km (o situație tipică pentru majoritatea orașelor), instalarea unui cazan electric într-o locuință individuală devine viabilă din punct de vedere economic.

La centralele termice, energia chimică a combustibilului este transformată mai întâi în energie mecanică și apoi în energie electrică.

Combustibilul pentru o astfel de centrală poate fi cărbune, turbă, gaz, șist petrolier și păcură. Centralele termice se împart în condensare (CES), destinate să genereze numai energie electrică, și centrale termice combinate (CHP), producând, pe lângă energie termică electrică sub formă de apă caldă și abur. IES-urile mari de importanță regională sunt numite centrale electrice regionale de stat (GRES) ..

Cea mai simplă diagramă schematică a unei centrale electrice pe cărbune este prezentată în Fig. Cărbunele este alimentat în buncărul de combustibil 1, iar de acolo în instalația de zdrobire 2, unde se transformă în praf. Praful de cărbune pătrunde în cuptorul generatorului de abur (cazanul de abur) 3, care are un sistem de conducte în care circulă apă purificată chimic, numită apă de alimentare. În cazan, apa se încălzește, se evaporă, iar aburul saturat rezultat este adus la o temperatură de 400-650 ° C și sub o presiune de 3-24 MPa este alimentat printr-o linie de abur la turbina cu abur 4. Parametrii aburului depinde de puterea unităților.

Centralele termocondensante au randament scazut (30-40%), deoarece cea mai mare parte a energiei se pierde cu gazele de ardere si apa de racire a condensatorului.

Este avantajos să se construiască IES în imediata apropiere a locurilor de extracție a combustibilului. În același timp, consumatorii de energie electrică se pot afla la o distanță considerabilă de stație.

Centrala combinată de căldură și energie se deosebește de stația de condensare prin turbina specială de cogenerare cu extracție a aburului instalată pe ea. La CHPP, o parte a aburului este utilizată complet în turbină pentru a genera energie electrică în generatorul 5 și apoi intră în condensatorul 6, iar cealaltă, având o temperatură și o presiune mai ridicate (în figură, linia întreruptă), este preluat din treapta intermediară a turbinei și este utilizat pentru alimentarea cu căldură. Pompa de condens 7 prin dezaeratorul 8 și apoi pompa de alimentare 9 este alimentată la generatorul de abur. Cantitatea de abur extras depinde de nevoile întreprinderilor de energie termică.

Eficiența centralei CHP ajunge la 60-70%.

Astfel de stații sunt de obicei construite în apropierea consumatorilor - întreprinderi industriale sau zone rezidențiale. Cel mai adesea funcționează cu combustibil importat.

Centralele termice considerate după tipul de unitate termică principală - o turbină cu abur - sunt denumite centrale cu turbine cu abur. Centralele termice cu turbină cu gaz (GTU), gaz cu ciclu combinat (CCGT) și instalații diesel sunt mult mai puțin răspândite.

Cele mai economice sunt centralele mari cu turbine termice cu abur (TPP, pe scurt). Majoritatea TPP-urilor din țara noastră folosesc praf de cărbune drept combustibil. Pentru a genera 1 kWh de energie electrică, se consumă câteva sute de grame de cărbune. Într-un cazan cu abur, mai mult de 90% din energia eliberată de combustibil este transferată în abur. Într-o turbină, energia cinetică a jeturilor de abur este transferată rotorului. Arborele turbinei este conectat rigid la arborele generatorului.

Turbinele moderne cu abur pentru centrale termice sunt mașini foarte sofisticate, de mare viteză, foarte eficiente, cu o durată de viață lungă. Capacitatea lor cu un singur arbore ajunge la 1 milion 200 mii kW, iar aceasta nu este limita. Astfel de mașini sunt întotdeauna în mai multe etape, adică au de obicei câteva zeci de discuri cu pale de rotor și aceleași

numarul, in fata fiecarui disc, de grupuri de duze prin care curge jetul de abur. Presiunea și temperatura aburului scad treptat.

Din cursul de fizică se știe că eficiența motoarelor termice crește odată cu creșterea temperaturii inițiale a fluidului de lucru. Prin urmare, aburul care intră în turbină este adus la parametri înalți: temperatură - până la aproape 550 ° C și presiune - până la 25 MPa. Eficiența TPP ajunge la 40%. Cea mai mare parte a energiei se pierde cu aburul fierbinte de evacuare.

Potrivit oamenilor de știință, baza sectorului energetic al viitorului apropiat va continua să fie ingineria termică și energetică bazată pe resurse neregenerabile. Dar structura sa se va schimba. Utilizarea uleiului trebuie redusă. Producția de energie electrică la centralele nucleare va crește semnificativ. Utilizarea rezervelor uriașe încă neatinse de cărbune ieftin va începe, de exemplu, în bazinele Kuznetsk, Kansk-Achinsk, Ekibastuz. Gazele naturale vor fi utilizate pe scară largă, ale căror rezerve din țară le depășesc cu mult pe cele din alte țări.

Din păcate, rezervele de petrol, gaze și cărbune nu sunt în niciun caz nesfârșite. Natura a avut nevoie de milioane de ani pentru a crea aceste rezerve și vor fi consumate în sute de ani. Astăzi, lumea a început să se gândească serios la cum să prevină jefuirea prădătoare a bogăției pământești. Într-adevăr, doar în această condiție rezervele de combustibil pot dura secole.

2. Centrale hidroelectrice.

Stație hidroelectrică, centrală hidroelectrică (HP), un complex de structuri și echipamente, prin care energia fluxului de apă este transformată în energie electrică. Centrala hidroelectrică este formată dintr-un lanț secvențial de structuri hidraulice care asigură concentrarea necesară a debitului de apă și crearea unei presiuni și energie. echipament care transformă energia care se mișcă sub presiunea apei în energie mecanică de rotație, care, la rândul ei, este transformată în energie electrică.

Conform schemei de utilizare a resurselor de apă și de concentrare a presiunii, centralele hidroelectrice sunt de obicei subîmpărțite în canal, lângă baraj, deviere cu deviere sub presiune și fără presiune, mixtă, stocare pompată și maree. În CHE la cursul râului și în apropierea barajului, presiunea apei este creată de un baraj care blochează râul și ridică nivelul apei în bazinul superior. În același timp, unele inundații ale văii râului sunt inevitabile. În cazul construirii a două baraje pe același tronson de râu, zona inundată este redusă. Pe râurile plate, cel mai înalt fezabil din punct de vedere economic zona inundată limitează înălțimea barajului. Se construiesc hidrocentrale de tip baraj și la curgere a râului atât pe râuri plate cu ape mari, cât și pe râuri de munte, în văi înguste comprimate.

Structura CHE de curgere, pe lângă baraj, include clădirea CHE și structurile deversorului (Fig. 4). Compoziția structurilor hidraulice depinde de înălțime și capacitatea instalată. La hidrocentrala de curgere, clădirea cu unitățile hidraulice amplasate în ea servește ca prelungire a barajului și împreună cu aceasta creează un front de presiune. În același timp, pe de o parte, izvorul este adiacent clădirii centralei hidroelectrice, iar pe de altă parte - în aval. Camerele volute de alimentare ale turbinelor hidraulice cu secțiunile lor de intrare sunt așezate sub nivelul apei de apă, în timp ce secțiunile de evacuare ale conductelor de aspirație sunt scufundate sub nivelul apei de evacuare.

În conformitate cu scopul complexului hidroelectric, acesta poate include ecluze de navigație sau un lift pentru nave, structuri de trecere pentru pești, instalații de captare a apei pentru irigare și alimentare cu apă. În hidrocentralele la curent, uneori singura structură care permite trecerea apei este clădirea hidrocentralei. În aceste cazuri, apa utilă trece secvenţial prin secţiunea de admisie cu grile de reţinere a gunoiului, o cameră spiralată, o turbină hidraulică, o conductă de aspiraţie, iar debitele de viitură ale râului sunt evacuate prin conducte speciale de apă între camerele turbinelor adiacente. Hidrocentralele la flux se caracterizează prin înălțimi de până la 30-40 m; cele mai simple hidrocentrale la flux includ și hidrocentralele rurale de capacitate mică construite anterior. Pe râurile mari plane, canalul principal este blocat de un baraj de pământ, de care se învecinează un deversor de beton și se construiește o centrală hidroelectrică. Acest aranjament este tipic pentru multe centrale hidroelectrice interne de pe râuri mari plate. Volzhskaya HPP numit după Al 22-lea Congres al Partidului Comunist al Uniunii Sovietice - cel mai mare dintre stațiile de tip canal.

La presiuni mai mari, se dovedește a fi nepractic să se transfere presiunea hidrostatică a apei în clădirea hidrocentralei. În acest caz, se folosește un tip de baraj hidroelectric, în care frontul de presiune este acoperit de un baraj pe toată lungimea sa, iar clădirea hidrocentralei este situată în spatele barajului, adiacent apei de scurgere. Compoziția liniei hidraulice dintre cursurile superioare și inferioare ale unei centrale hidroelectrice de acest tip include o priză de apă adâncă cu o grilă de reținere a resturilor, o conductă de apă a turbinei, o cameră spirală, o turbină hidraulică și o conductă de aspirație. Ca supliment, structura joncțiunii poate include structuri navigabile și pasaje pentru pești, precum și deversoare suplimentare.Un exemplu de acest tip de stație pe un râu cu apă mare este centrala hidroelectrică Bratsk de pe râul Angara.

În ciuda scăderii ponderii CHE în producția totală, valorile absolute ale producției de energie electrică și ale capacității CHE sunt în continuă creștere datorită construcției de noi centrale electrice mari. În 1969, în lume erau în funcțiune și în construcție peste 50 de hidrocentrale cu o capacitate unitară de 1.000 MW și peste, 16 dintre ele pe teritoriul fostei Uniuni Sovietice.

Cea mai importantă caracteristică a resurselor hidroenergetice în comparație cu resursele de combustibil și energie este reînnoirea continuă a acestora. Lipsa cererii de combustibil pentru CHE determină costul scăzut al energiei electrice generate la CHE. Așadar, construcției de hidrocentrale, în ciuda investițiilor de capital semnificative, specifice la 1 kW de capacitate instalată și a perioadelor lungi de construcție, i s-a atribuit și i se acordă o mare importanță, mai ales atunci când este asociată cu amplasarea industriilor mari consumatoare de energie.

3. Centrale nucleare.

O centrală nucleară (CNP) este o centrală electrică în care energia atomică (nucleară) este convertită în energie electrică. Generatorul de energie de la o centrală nucleară este un reactor nuclear. Căldura care este eliberată în reactor ca urmare a unei reacții în lanț de fisiune a nucleelor ​​unor elemente grele, apoi, la fel ca în centralele termice convenționale (TPP), este transformată în energie electrică. Spre deosebire de centralele termice care funcționează pe combustibili fosili, centralele nucleare funcționează cu combustibil nuclear (pe baza 233 U, 235 U, 239 Pu). S-a stabilit că resursele energetice mondiale de combustibil nuclear (uraniu, plutoniu etc.) depășesc semnificativ resursele energetice ale rezervelor naturale de combustibili fosili (petrol, cărbune, gaze naturale etc.). Acest lucru deschide perspective mari pentru satisfacerea nevoilor de combustibil în creștere rapidă. În plus, este necesar să se țină seama de volumul din ce în ce mai mare al consumului de cărbune și petrol în scopuri tehnologice al industriei chimice globale, care devine un concurent serios al centralelor termice. În ciuda descoperirii de noi zăcăminte de combustibil fosil și a îmbunătățirii metodelor de extracție a acestuia, în lume există o tendință spre o creștere relativă a costului acestuia. Acest lucru creează cele mai dificile condiții pentru țările cu rezerve limitate de combustibili organici. Există o nevoie evidentă pentru cea mai rapidă dezvoltare a energiei nucleare, care ocupă deja un loc vizibil în balanța energetică a unui număr de țări industriale ale lumii.

Prima centrală nucleară din lume pentru scopuri industriale experimentale (Fig. 1) cu o capacitate de 5 MW a fost pusă în funcțiune în URSS la 27 iunie 1954 la Obninsk. Înainte de aceasta, energia nucleului atomic era folosită în scopuri militare. Lansarea primei centrale nucleare a marcat deschiderea unei noi direcții în energie, care a fost recunoscută la Prima Conferință Științifică și Tehnică Internațională privind Utilizările Pașnice a Energiei Atomice (august 1955, Geneva).

O diagramă schematică a unei centrale nucleare cu un reactor nuclear răcit cu apă este prezentată în Fig. 2. Căldura, degajată în miezul reactorului, ca agent de răcire, este preluată de apă (agent de răcire primar), care este pompată prin reactor de o pompă de circulație 2. Apa încălzită din reactor intră într-un schimbător de căldură (generator de abur) 3 , unde transferă căldura primită în reactor în circuitul 2 de apă. Apa celui de-al doilea circuit se evaporă în generatorul de abur, iar aburul generat intră în turbina 4.

Cel mai adesea la centralele nucleare se folosesc 4 tipuri de reactoare cu neutroni termici: 1) reactoare cu apă sub presiune cu apă obișnuită ca moderator și lichid de răcire; 2) grafit-apă cu lichid de răcire cu apă și moderator din grafit; 3) apă grea cu un lichid de răcire cu apă și apă grea ca moderator 4) grafit-gaz cu un lichid de răcire cu gaz și un moderator de grafit.

În Rusia, ei construiesc în principal reactoare cu grafit-apă și cu apă moderată. La centralele nucleare din SUA, reactoarele cu apă sub presiune sunt cele mai utilizate. Reactoarele cu gaz grafit sunt folosite în Anglia. Centralele nucleare din Canada sunt dominate de centralele nucleare cu reactoare cu apă grea.

În funcție de tipul și starea de agregare a lichidului de răcire, se creează unul sau altul ciclu termodinamic al unei centrale nucleare. Alegerea limitei superioare de temperatură a ciclului termodinamic este determinată de temperatura maximă admisă a învelișului elementelor de combustibil (barele de combustibil) care conțin combustibil nuclear, de temperatura admisă a combustibilului nuclear în sine, precum și de proprietățile lichidului de răcire adoptat. pentru acest tip de reactor. La centralele nucleare, un reactor termic răcit cu apă este de obicei utilizat cu cicluri de abur la temperatură joasă. Reactoarele răcite cu gaz permit cicluri de abur relativ mai economice cu presiuni și temperaturi inițiale mai mari. În aceste două cazuri, schema termică a unei centrale nucleare este realizată în 2 circuite: un lichid de răcire circulă în primul circuit, iar un circuit abur-apă în al 2-lea circuit. Pentru reactoarele cu apă clocotită sau lichid de răcire cu gaz la temperatură înaltă, este posibilă o centrală nucleară termică cu un singur circuit. În reactoarele de fierbere, apa fierbe în miez, amestecul rezultat de abur-apă este separat, iar aburul saturat este trimis fie direct la turbină, fie returnat preliminar în miez pentru supraîncălzire (Fig. 3).

În reactoarele cu gaz grafit la temperatură înaltă, este posibil să se utilizeze un ciclu convențional de turbină cu gaz. Reactorul în acest caz acționează ca o cameră de ardere.

În timpul funcționării reactorului, concentrația de izotopi fisionali în combustibilul nuclear scade treptat, iar combustibilul se arde. Prin urmare, în timp, acestea sunt înlocuite cu altele proaspete. Combustibilul nuclear este reîncărcat folosind mecanisme și dispozitive controlate de la distanță. Combustibilul uzat este transferat într-un bazin de combustibil uzat și apoi trimis pentru reprocesare.

Reactorul și sistemele sale de întreținere includ: reactorul propriu-zis cu ecranare biologică, schimbătoare de căldură, pompe sau instalații de suflare a gazului care circulă lichidul de răcire; conducte și fitinguri pentru circulația circuitului; dispozitive pentru reincarcarea combustibilului nuclear; sisteme speciale ventilație, răcire de urgență etc.

În funcție de proiectare, reactoarele au caracteristici distinctive: în reactoarele cu vase sub presiune, combustibilul și moderatorul sunt amplasate în interiorul vasului purtând întreaga presiune a lichidului de răcire; în reactoarele cu canal, combustibilul răcit de lichidul de răcire este instalat în mod special. țevi-canale, pătrunzând în moderator, închise într-o carcasă cu pereți subțiri. Astfel de reactoare sunt utilizate în Rusia (Siberian, Beloyarsk NPP etc.),

Pentru a proteja personalul NPP de expunerea la radiații, reactorul este înconjurat de ecranare biologică, materialul principal pentru care este betonul, apa și nisipul. Echipamentul circuitului reactorului trebuie să fie complet etanșat. Se are în vedere un sistem de monitorizare a locurilor de posibile scurgeri de lichid de răcire, se iau măsuri pentru prevenirea apariției nedensităților și întreruperilor de circuit să conducă la degajări radioactive și contaminarea spațiilor centralei nucleare și a zonei înconjurătoare. Echipamentul circuitului reactorului este de obicei instalat în cutii sigilate, care sunt separate de restul incintelor CNE prin ecranare biologică și nu sunt întreținute în timpul funcționării reactorului. Aerul radioactiv și o cantitate mică de vapori de lichid de răcire din cauza prezența scurgerilor din circuit sunt îndepărtate din incinta nesupravegheată a specialului CNE. un sistem de ventilație, în care sunt prevăzute filtre de purificare și rezervoare de gaz pentru a elimina posibilitatea poluării atmosferice. Serviciul de control al radiațiilor monitorizează implementarea regulilor de siguranță împotriva radiațiilor de către personalul CNE.

În cazul unor accidente în sistemul de răcire a reactorului, pentru a preveni supraîncălzirea și scurgerea învelișului elementului de combustibil, se are în vedere o blocare rapidă (în câteva secunde) a reacției nucleare; sistemul de racire de urgenta are surse de alimentare autonome.

Prezența ecranelor biologice, a sistemelor speciale de ventilație și răcire de urgență și a unui serviciu de control dozimetric fac posibilă protejarea completă a personalului care operează CNE de efectele nocive ale iradierii radioactive.

Echipamentul camerei de turbine a unei centrale nucleare este similar cu cel al camerei de turbine a unei centrale termice. O trăsătură distinctivă a majorității centralelor nucleare este utilizarea aburului cu parametri relativ scăzuti, saturati sau ușor supraîncălziți.

În același timp, în turbină sunt instalate dispozitive de separare pentru a preveni deteriorarea prin eroziune a palelor ultimelor trepte ale turbinei de către particulele de umiditate conținute în abur. Uneori este necesar să se utilizeze separatoare la distanță și reîncălzitoare de abur. Datorită faptului că lichidul de răcire și impuritățile conținute în acesta sunt activate la trecerea prin miezul reactorului, soluția de proiectare a echipamentului camerei turbinei și a sistemului de răcire a condensatorului turbinei al centralelor nucleare cu un singur circuit ar trebui să excludă complet posibilitatea scurgerii lichidului de răcire. La centralele nucleare cu două circuite cu parametri mari de abur, astfel de cerințe nu sunt impuse echipamentelor halei de turbine.

Cerințele specifice pentru amenajarea echipamentelor CNE includ: lungimea minimă posibilă a comunicațiilor asociate cu mediile radioactive, rigiditatea crescută a fundațiilor și a structurilor de susținere ale reactorului și organizarea fiabilă a ventilației încăperii. Sala reactorului conține: un reactor cu ecranare biologică, bare de combustibil de rezervă și echipamente de control. CNE este configurată conform principiului blocului reactor-turbină. Generatoarele cu turbine și sistemele lor de service sunt amplasate în camera turbinelor. Echipamentele auxiliare și sistemele de control al instalației sunt amplasate între sala mașinilor și sala reactorului.

În majoritatea țărilor industrializate (Rusia, SUA, Anglia, Franța, Canada, Germania, Japonia, Germania de Est etc.), capacitatea de funcționare și în construcție a centralelor nucleare până în 1980 a fost adusă la zeci de GW. Potrivit Agenției Atomice Internaționale a ONU, publicată în 1967, capacitatea instalată a tuturor centralelor nucleare din lume ajunsese la 300 GW până în 1980.

De-a lungul anilor care au trecut de la punerea în funcțiune a primei centrale nucleare, au fost create mai multe proiecte de reactoare nucleare, pe baza cărora a început dezvoltarea largă a energiei nucleare în țara noastră.

CNE, care sunt cel mai modern tip de centrale electrice, au o serie de avantaje semnificative față de alte tipuri de centrale electrice: în condiții normale de funcționare, nu poluează absolut mediul, nu necesită referire la o sursă de materii prime și, în consecință, pot fi amplasate aproape peste tot, noile unități de putere au o capacitate aproape egală cu cea a unei hidrocentrale medii, totuși, factorul de utilizare a capacității instalate la centralele nucleare (80%) este semnificativ mai mare decât cel al hidroelectricei. centrale electrice sau centrale termice. Economia și eficiența centralelor nucleare se vede din faptul că 1 kg de uraniu poate produce la fel de multă căldură ca prin arderea a aproximativ 3000 de tone de cărbune.

CNE în condiții normale de funcționare practic nu au dezavantaje semnificative. Cu toate acestea, nu se poate să nu sesizeze pericolul centralelor nucleare în eventuale circumstanțe de forță majoră: cutremure, uragane etc. - aici modelele vechi de unități de putere prezintă un potențial pericol de contaminare prin radiații a teritoriilor din cauza supraîncălzirii necontrolate a reactorului.

II. Surse de energie neconvenționale

Oamenii de știință avertizează: rezervele dovedite de combustibili fosili la ritmul actual de creștere a consumului de energie vor dura doar 70-130 de ani. Desigur, puteți trece la alte surse de energie neregenerabile. De exemplu, oamenii de știință au încercat să stăpânească fuziunea termonucleară controlată de mulți ani...

1. Energia eoliană

Energia maselor de aer în mișcare este enormă. Rezervele de energie eoliană sunt de peste o sută de ori mai mari decât rezervele de hidroenergie ale tuturor râurilor de pe planetă. Vânturile bat în mod constant și peste tot pe pământ - de la o adiere ușoară care aduce răcoarea dorită în căldura verii, până la uragane puternice care aduc nenumărate pagube și distrugeri. Oceanul de aer, în fundul căruia trăim, este mereu agitat. Vânturile care bat în vastitatea țării noastre ar putea satisface cu ușurință toate nevoile ei de energie electrică! Condițiile climatice fac posibilă dezvoltarea energiei eoliene pe un teritoriu vast - de la granițele noastre de vest până la malurile Yenisei. Regiunile nordice ale țării de-a lungul coastei Oceanului Arctic sunt bogate în energie eoliană, unde este nevoie în special de oamenii curajoși care trăiesc în aceste ținuturi cele mai bogate. De ce o sursă de energie atât de abundentă, accesibilă și ecologic curată este atât de prost folosită? Astăzi, motoarele eoliene acoperă doar o mie din necesarul de energie al lumii.

Potrivit estimărilor diverșilor autori, potențialul total de energie eoliană al Pământului este de 1200 GW, însă posibilitățile de utilizare a acestui tip de energie în diferite regiuni ale Pământului nu sunt aceleași. Viteza medie anuală a vântului la o înălțime de 20-30 m deasupra suprafeței Pământului trebuie să fie suficient de mare pentru ca fluxul de aer printr-o secțiune verticală orientată corespunzător să atingă o valoare potrivită pentru conversie. O centrală eoliană situată pe un amplasament în care debitul mediu anual de aer specific este de aproximativ 500 W/m 2 (debitul de aer este de 7 m/s) poate transforma aproximativ 175 din acești 500 W/m 2 în energie electrică.

Energia conținută într-un curent de aer în mișcare este proporțională cu cubul vitezei vântului. Cu toate acestea, nu toată energia fluxului de aer poate fi utilizată chiar și cu un dispozitiv ideal. Teoretic, factorul de eficiență (KPI) al energiei fluxului de aer poate fi egal cu 59,3%. În practică, conform datelor publicate, KPI-ul maxim al energiei eoliene într-o turbină eoliană reală este de aproximativ 50%, însă această cifră nu este atinsă la toate vitezele, ci doar la viteza optimă preconizată de proiect. În plus, o parte din energia fluxului de aer se pierde în timpul conversiei energiei mecanice în energie electrică, care se realizează cu o eficiență de obicei de 75-95%. Ținând cont de toți acești factori, puterea electrică specifică produsă de o centrală eoliană reală, aparent, este de 30-40% din capacitatea debitului de aer, cu condiția ca această unitate să funcționeze stabil în intervalul de viteză prevăzut de proiect. Cu toate acestea, uneori vântul are o viteză care depășește viteza de proiectare. Viteza vântului este atât de mică încât turbina eoliană nu poate funcționa deloc, sau atât de mare încât turbina eoliană trebuie oprită și luate măsuri pentru a o proteja de distrugere. Dacă viteza vântului depășește viteza nominală de funcționare, o parte din energia eoliană mecanică extrasă nu este utilizată, pentru a nu depăși puterea electrică nominală a generatorului. Ținând cont de acești factori, generarea specifică de energie electrică în cursul anului reprezintă aparent 15–30% din energia eoliană, sau chiar mai puțin, în funcție de locația și parametrii turbinei eoliene.

Cele mai recente cercetări vizează în primul rând obținerea de energie electrică din energia eoliană. Dorința de a stăpâni producția de mașini eoliene a dus la nașterea multor astfel de unități. Unele dintre ele ajung la zeci de metri înălțime și se crede că în timp ar putea forma o adevărată rețea electrică. Turbinele eoliene mici sunt proiectate pentru a furniza energie electrică în case individuale.

Se construiesc centrale eoliene, în principal curent continuu. Roata eoliană pune în mișcare un dinam - un generator de curent electric, care încarcă simultan bateriile conectate în paralel. Acumulatorul este conectat automat la generator în momentul în care tensiunea la bornele sale de ieșire devine mai mare decât la bornele bateriei și este, de asemenea, deconectată automat la raportul opus.

La scară mică, centralele eoliene au fost folosite cu câteva decenii în urmă. Cel mai mare dintre ei, cu o capacitate de 1250 kW, a furnizat curent rețelei de alimentare a statului american Vermont în mod continuu din 1941 până în 1945. Cu toate acestea, după defectarea rotorului, experimentul a fost întrerupt - rotorul nu a fost reparat, deoarece energia de la termocentrala vecina era mai ieftina. Din motive economice, a încetat și funcționarea centralelor eoliene din țările europene.

Astăzi, unitățile de energie eoliană furnizează energie electrică în mod fiabil lucrătorilor din petrol; lucrează cu succes în zone îndepărtate, pe insule îndepărtate, în Arctica, în mii de ferme agricole, unde nu există așezări mari și centrale electrice publice în apropiere. Americanul Henry Clues din Maine a construit două catarge și le-a atașat turbine eoliene cu generatoare. 20 de baterii de 6 V si 60 de baterii de 2 V il servesc pe vreme linistita, iar drept rezerva are motor pe benzina. Timp de o lună, Kluz primește 250 kWh de energie de la turbinele sale eoliene; acest lucru este suficient pentru el să lumineze întreaga economie, să alimenteze echipamentele de uz casnic (TV, recorder, aspirator, mașină de scris electrică), precum și pentru o pompă de apă și un atelier bine echipat.

Utilizarea pe scară largă a unităților de energie eoliană în condiții normale este încă împiedicată de costul ridicat al acestora. Nu este deloc necesar să spui că nu trebuie să plătești pentru vânt, dar mașinile necesare pentru a-l exploata pentru a funcționa sunt prea scumpe.

În prezent, s-a creat o mare varietate de prototipuri de generatoare eoliene (mai precis, turbine eoliene cu generatoare electrice). Unele dintre ele arată ca o roată normală pentru copii, altele ca o roată de bicicletă cu lame de aluminiu în loc de spițe. Există unități sub formă de carusel sau sub formă de catarg cu un sistem de vânt circulare suspendate unul deasupra celuilalt, cu axă de rotație orizontală sau verticală, cu două sau cincizeci de pale.

În proiectarea centralei, cea mai dificilă problemă a fost asigurarea aceluiași număr de rotații ale elicei pentru diferite forțe ale vântului. Într-adevăr, atunci când este conectat la rețea, generatorul trebuie să furnizeze nu doar energie electrică, ci doar curent alternativ cu un anumit număr de cicluri pe secundă, adică cu o frecvență standard de 50 Hz. Prin urmare, unghiul de înclinare al palelor în raport cu vântul este reglat prin rotirea lor în jurul axei longitudinale: la un vânt puternic, acest unghi este mai ascuțit, fluxul de aer curge în jurul palelor mai liber și le oferă mai puțină energie. . Pe lângă reglarea palelor, întregul generator se întoarce automat împotriva vântului pe catarg.

La folosirea vântului, apare o problemă serioasă: un exces de energie în vremea vântului și lipsa acesteia în perioadele de calm. Cum se acumulează și se stochează energia eoliană pentru o utilizare viitoare? Cel mai simplu mod este ca o roată eoliană să fie antrenată de o pompă care pompează apă într-un rezervor situat deasupra, iar apoi apa care se scurge din acesta antrenează o turbină de apă și un generator de curent continuu sau curent alternativ. Există și alte metode și proiecte: de la baterii convenționale, deși de putere redusă, până la derularea volantelor gigantice sau injectarea de aer comprimat în peșteri subterane, până la producerea de hidrogen pentru combustibil. Această din urmă metodă pare să fie deosebit de promițătoare. Curentul electric de la o turbină eoliană descompune apa în oxigen și hidrogen. Hidrogenul poate fi stocat sub formă lichefiată și ars în cuptoarele centralelor termice după cum este necesar.

2. Energie geotermală

Energia Pământului - Energia geotermală se bazează pe utilizarea căldurii naturale a Pământului. Partea superioară a scoarței terestre are un gradient termic de 20–30 ° С la 1 km de adâncime, iar cantitatea de căldură conținută în scoarța terestră la o adâncime de 10 km (excluzând temperatura suprafeței) este de aproximativ 12,6. 10 26 J. Aceste resurse sunt echivalente cu conținutul de căldură de 4,6 10 16 tone de cărbune (presupunând că căldura medie de ardere a cărbunelui este egală cu 27,6. 10 9 J / t), care este de peste 70 mii de ori mai mare decât căldura conținutul tuturor resurselor mondiale de cărbune recuperabile din punct de vedere tehnic și economic. Cu toate acestea, căldura geotermală din partea superioară a pământului este prea împrăștiată pentru a rezolva problemele energetice ale lumii pe baza ei. Resurse adecvate utilizării industriale sunt zăcăminte individuale de energie geotermală, concentrate la adâncimea disponibilă pentru dezvoltare, având anumite volume și temperaturi suficiente pentru a fi utilizate pentru producerea de energie electrică sau căldură.

Din punct de vedere geologic, resursele de energie geotermală pot fi împărțite în sisteme convective hidrotermale, sisteme uscate calde de origine vulcanică și sisteme cu flux termic ridicat.

În categoria sistemelor convective hidrotermale se încadrează bazinele subterane de abur sau apă caldă care ies la suprafața pământului, formând gheizere, lacuri cu noroi sulfuros. Formarea unor astfel de sisteme este asociată cu prezența unei surse de căldură - rocă fierbinte sau topită, situată relativ aproape de suprafața pământului. Sistemele convective hidrotermale sunt de obicei situate de-a lungul limitelor plăcilor tectonice ale scoarței terestre, care sunt caracterizate de activitate vulcanică.

În principiu, o metodă bazată pe utilizarea aburului generat prin evaporarea unui lichid fierbinte la suprafață este utilizată pentru a genera energie electrică în câmpurile de apă caldă. Această metodă folosește fenomenul că atunci când apa fierbinte (sub presiune mare) se apropie de suprafața de la piscină la suprafață, presiunea scade și aproximativ 20% din lichid fierbe și se transformă în abur. Acest abur este separat de apa prin intermediul unui separator si trimis la turbina. Apa care iese din separator poate fi prelucrată în continuare în funcție de compoziția sa minerală. Această apă poate fi pompată înapoi în roci imediat sau, dacă este fezabil din punct de vedere economic, cu extragerea prealabilă a mineralelor din ea.

O altă metodă de generare a energiei electrice din ape geotermale cu temperatură înaltă sau medie este utilizarea unui proces care utilizează un ciclu (binar) cu două circuite. În acest proces, apa obținută din piscină este folosită pentru încălzirea lichidului de răcire secundar (freon sau izobutan), care are un punct de fierbere scăzut. Aburul generat de fierberea acestui lichid este folosit pentru a antrena turbina. Aburul evacuat este condensat și trecut din nou prin schimbătorul de căldură, creând astfel un ciclu închis.

Al doilea tip de resursă geotermală (sisteme fierbinți de origine vulcanică) include magma și rocile uscate fierbinți impenetrabile (zone de rocă solidificată în jurul magmei și roci care se află deasupra). Obținerea energiei geotermale direct din magmă nu este încă fezabilă din punct de vedere tehnic. Tehnologia necesară pentru a valorifica energia rocilor uscate fierbinți abia începe să fie dezvoltată. Dezvoltarea tehnică preliminară a metodelor de utilizare a acestor resurse energetice prevede dispozitivul unei bucle închise cu un lichid care circulă prin ea, care trece printr-o rocă fierbinte. Mai întâi, se forează un puț pentru a ajunge la stânca fierbinte; apoi apa rece este pompată prin ea în rocă sub presiune mare, ceea ce duce la formarea de fisuri în ea. După aceea, un al doilea puț este forat prin zona de rocă fracturată astfel formată. În cele din urmă, apa rece de la suprafață este pompată în primul puț. Trecând prin roca fierbinte, aceasta se încălzește, este recuperată printr-un al doilea puț sub formă de abur sau apă fierbinte, care poate fi apoi folosită pentru a genera energie electrică folosind una dintre metodele discutate anterior.

Sistemele geotermale de al treilea tip există în zonele în care un bazin sedimentar adânc este situat într-o zonă cu valori mari ale fluxului de căldură. În zone precum bazinele pariziene sau maghiare, temperatura apei care provine din fântâni poate ajunge la 100°C.

3. Energia termică a oceanului

Se știe că rezervele de energie din Oceanul Mondial sunt colosale, deoarece două treimi din suprafața pământului (361 milioane km 2) este ocupată de mări și oceane - zona de apă a Oceanului Pacific este de 180 milioane km 2 . Atlantic - 93 milioane km 2, Indian - 75 milioane km 2. Astfel, energia termică (internă) corespunzătoare supraîncălzirii apelor de suprafață ale oceanului în comparație cu fundul, să zicem, cu 20 de grade, are o valoare de aproximativ 20 de grade. 10 26 J. Energia cinetică a curenților oceanici este estimată a fi de ordinul a 10 18 J. Cu toate acestea, până acum oamenii sunt capabili să folosească doar fracții nesemnificative din această energie și chiar și atunci cu prețul unei plăți mari și lent. din investiții de capital, astfel încât o astfel de energie încă părea nepromițătoare.

Ultimul deceniu a fost caracterizat de anumite succese în utilizarea energiei termice din ocean. Astfel, au fost create instalațiile mini-OTES și OTES-1 (OTES sunt literele inițiale ale cuvintelor englezești Ocean Тhermal Energy Conversion, adică transformarea energiei termice oceanice - vorbim de conversie în energie electrică). În august 1979, o centrală termică mini-OTES a început să funcționeze lângă Insulele Hawaii. Funcționarea de probă a instalației timp de trei luni și jumătate și-a demonstrat fiabilitatea suficientă. Cu funcționarea continuă non-stop, nu au existat întreruperi, cu excepția problemelor tehnice minore care apar de obicei la testarea oricărei noi instalații. Puterea sa totală a fost în medie de 48,7 kW, maxim -53 kW; Instalația a dat 12 kW (maximum 15) rețelei externe pentru sarcina utilă, mai exact, pentru încărcarea bateriilor. Restul energiei generate a fost cheltuită pentru nevoile proprii ale centralei. Acestea includ costurile cu energia pentru funcționarea a trei pompe, pierderile în două schimbătoare de căldură, o turbină și un generator de energie electrică.

Din următorul calcul au fost necesare trei pompe: una pentru furnizarea vederilor calde dinspre ocean, a doua pentru pomparea apei rece de la o adâncime de aproximativ 700 m, iar a treia pentru pomparea fluidului secundar de lucru în interiorul sistemului propriu-zis, adică din de la condensator la evaporator. Amoniacul este folosit ca fluid de lucru secundar.

Unitatea mini-OTES este montată pe un șlep. Sub fundul său există o conductă lungă pentru aportul de apă rece. Conducta este o țeavă de polietilenă lungă de 700 m cu diametrul interior de 50 cm. Conducta este atașată la fundul vasului prin intermediul unui blocaj special, care permite deconectarea rapidă dacă este necesar. Conducta de polietilenă este utilizată simultan pentru ancorarea sistemului conductă-navă. Originalitatea unei astfel de soluții este dincolo de orice îndoială, deoarece ancorarea pentru sistemele OTEC mai puternice care se dezvoltă acum este o problemă foarte serioasă.

Pentru prima dată în istoria tehnologiei, unitatea mini-OTES a reușit să transfere putere utilă unei sarcini externe, acoperindu-și simultan propriile nevoi. Experiența dobândită în timpul funcționării mini-OTES a făcut posibilă construirea rapidă a unei centrale termice mai puternice OTES-1 și începerea proiectării sistemelor și mai puternice de acest tip.

Deoarece energia radiației solare este distribuită pe o suprafață mare (cu alte cuvinte, are o densitate foarte mare), orice instalație de utilizare directă a energiei solare trebuie să aibă un dispozitiv de colectare (colector) cu o suprafață suficientă.

Cel mai simplu dispozitiv de acest fel este o barcă de pescuit; În principiu, este o placă neagră, bine izolată de jos, este acoperită cu oțel sau plastic, care permite trecerea luminii, dar nu accelerează radiația de căldură infraroșie. În spațiul dintre metal și sticlă sunt plasate cel mai adesea tuburi negre prin care curg apă, ulei, mercur, aer, anhidridă sulfuroasă etc. NS. Radiația solară pătrunzând peste sticlă sau plastic în colector, absorbită de tuburile negre și placa și încălzește lucrul a eiîn tuburi. Radiația termică nu poate scăpa din colector, prin urmare temperatura din acesta este mult mai mare (200–500 ° C) decât temperatura aerului ambiant. Acesta este așa-numitul efect de seră. Parcurile obișnuite de grădină sunt, de fapt, simple colecții de radiații solare. Dar cu cât mai departe de tropice, cu atât mai puțin eff Acesta nu este un colector orizontal și este prea dificil și costisitor să îl rotiți în spatele rețelelor S. Prin urmare, astfel de colectoare sunt de obicei instalate la un anumit unghi optim spre sud.

Un colector mai complex și mai scump este o oglindă concavă, care concentrează radiația incidentă într-un volum mic în jurul unui anumit punct geometric - focalizarea. Suprafața reflectorizante a oglinzii este fie din plastic metalizat, fie mai multe oglinzi plate mici atașate la o bază parabolică mare. Datorită mecanismelor speciale, colectorii de acest tip sunt îndreptați în mod constant către Soare - acest lucru permite colectarea unei cantități cât mai mari de radiații solare. Temperatura din spațiul de lucru al colectoarelor oglinzilor atinge 3000 ° C și mai mult.

Energia solară este unul dintre tipurile de producție de energie cu cea mai mare intensitate de materiale. Utilizarea pe scară largă a energiei solare implică o creștere gigantică a necesarului de materiale și, în consecință, a resurselor de muncă pentru extracția materiilor prime, îmbogățirea acestora, producerea de materiale, fabricarea heliostatelor, colectoarelor și a altor echipamente și transportul acestora. Calculele arată că va fi nevoie de între 10.000 și 40.000 de ore-om pentru a genera 1 MW de energie electrică pe an folosind energia solară. În energia tradițională alimentată cu combustibili fosili, această cifră este de 200-500 de ore-om.

Deocamdată, energia electrică generată de razele soarelui este mult mai scumpă decât cea obținută prin metode tradiționale. Oamenii de știință speră că experimentele pe care le vor desfășura pe instalațiile și stațiile experimentale vor ajuta la rezolvarea problemelor nu numai tehnice, ci și economice. Dar, cu toate acestea, stații de conversie a energiei solare se construiesc și funcționează.

Din 1988, centrala solară din Crimeea funcționează în Peninsula Kerci. Se pare că bunul simț însuși și-a determinat locul. Dacă există unde să se construiască astfel de stații, acesta va fi, în primul rând, în zona stațiunilor, sanatoriilor, caselor de odihnă, traseelor ​​turistice; într-un tărâm în care ai nevoie de multă energie, dar și mai important este să păstrezi mediul curat, a cărui bunăstare, și mai ales puritatea aerului, este curativă pentru o persoană.

SPP din Crimeea este mic - capacitatea este de doar 5 MW. Într-un fel, ea este un test de forță. Deși, s-ar părea, ce mai trebuie încercat atunci când se cunoaște experiența construirii de centrale solare în alte țări.

Pe insula Sicilia, la începutul anilor 80, o centrală solară de 1 MW dădea energie electrică. Principiul funcționării sale este, de asemenea, bazat pe turn. Oglinzile concentrează razele soarelui asupra unui receptor situat la o înălțime de 50 de metri. Acolo este generat abur cu o temperatură de peste 600 ° C, care antrenează o turbină tradițională cu un generator de energie conectat la aceasta. S-a dovedit incontestabil că centralele cu o capacitate de 10–20 MW pot funcționa pe acest principiu, precum și mult mai mult dacă modulele similare sunt grupate prin conectarea lor între ele.

Un tip ușor diferit de centrală electrică din Alqueria, în sudul Spaniei. Diferența sa este că căldura solară concentrată pe vârful turnului pune în mișcare ciclul sodiului, care încălzește apa pentru a forma abur. Această opțiune are o serie de avantaje. Acumulatorul de căldură cu sodiu asigură nu numai funcționarea continuă a centralei electrice, dar face posibilă stocarea parțială a energiei în exces pentru funcționare pe vreme înnorată și pe timp de noapte. Capacitatea stației spaniole este de doar 0,5 MW. Dar, pe principiul său, pot fi create altele mult mai mari - până la 300 MW. În instalațiile de acest tip, concentrația de energie solară este atât de mare încât eficiența procesului cu turbinele cu abur nu este mai slabă aici decât în ​​centralele termice tradiționale.

Potrivit experților, cea mai atractivă idee pentru conversia energiei solare este utilizarea efectului fotoelectric în semiconductori.

Dar, de exemplu, o centrală electrică alimentată cu energie solară lângă ecuator cu o putere zilnică de 500 MW 10% ar necesita o suprafață efectivă de aproximativ 500.000 m2. Este clar că o cantitate atât de mare de celule semiconductoare solare poate. plătiți numai atunci când producția lor este cu adevărat ieftină. Eficiența centralelor solare din alte zone ale Pământului ar fi scăzută din cauza condițiilor atmosferice instabile, a intensității relativ slabe a radiației solare, care este mai puternic absorbită de atmosfera de aici chiar și în zilele însorite, precum și a fluctuațiilor datorate alternarea zilei și a nopții.

Cu toate acestea, celulele solare fotovoltaice își găsesc deja aplicația specifică astăzi. S-au dovedit a fi surse practic de neînlocuit de curent electric în rachete, sateliți și stații interplanetare automate și pe Pământ - în primul rând pentru alimentarea rețelelor de telefonie din regiunile neelectrificate sau pentru consumatorii mici de energie (echipamente radio, aparate de ras electric etc.). Celulele solare semiconductoare au fost instalate pentru prima dată pe al treilea satelit artificial sovietic al Pământului (lansat pe orbită la 15 mai 1958).

Lucrările sunt în curs, evaluările sunt în curs. Până acum, desigur, nu sunt în favoarea centralelor solare: astăzi aceste structuri sunt încă printre cele mai complexe și mai costisitoare metode tehnice de utilizare a energiei solare. Avem nevoie de noi opțiuni, de idei noi. Nu lipsesc de ei. Implementarea este mai proasta.

7. Energia hidrogenului

Hidrogenul, cel mai simplu și mai ușor dintre toate elementele chimice, poate fi considerat un combustibil ideal. Este acolo oriunde este apă. Când hidrogenul este ars, se formează apă, care poate fi descompusă din nou în hidrogen și oxigen, iar acest proces nu provoacă nicio poluare a mediului. O flacără de hidrogen nu emite în atmosferă produse care însoțesc inevitabil arderea oricărui alt combustibil: dioxid de carbon, monoxid de carbon, dioxid de sulf, hidrocarburi, cenușă, peroxizi organici etc. Hidrogenul are o putere calorică foarte mare: când 1 g de se arde hidrogen, 120 J de energie termică, iar la arderea a 1 g de benzină - doar 47 J.

Hidrogenul poate fi transportat și distribuit prin conducte precum gazul natural. Transportul combustibilului prin conducte este cea mai ieftină modalitate de transmitere a energiei pe distanțe lungi. În plus, conductele sunt așezate în subteran, ceea ce nu deranjează peisajul. Conductele de gaz ocupă mai puțină suprafață de teren decât liniile electrice aeriene. Transmiterea energiei sub formă de hidrogen gazos pe o conductă de 750 mm pe o distanță mai mare de 80 km va fi mai ieftină decât transmiterea aceleiași cantități de energie sub formă de curent alternativ printr-un cablu subteran. La distanțe mai mari de 450 km, transportul hidrogenului prin conducte este mai ieftin decât utilizarea unei linii aeriene de transport DC.

Hidrogenul este un combustibil sintetic. Poate fi obținut din cărbune, petrol, gaz natural sau prin descompunerea apei. Se estimează că aproximativ 20 de milioane de tone de hidrogen pe an sunt produse și consumate în lume astăzi. Jumătate din această sumă este cheltuită pentru producția de amoniac și îngrășăminte, iar restul pentru îndepărtarea sulfului din combustibilii gazoși, în metalurgie, pentru hidrogenarea cărbunelui și a altor combustibili. În economia modernă, hidrogenul rămâne mai degrabă o substanță chimică decât o materie primă energetică.

Acum, hidrogenul este produs în principal (aproximativ 80%) din petrol. Dar acesta este un proces neeconomic pentru sectorul energetic, deoarece energia obținută dintr-un astfel de hidrogen costă de 3,5 ori mai mult decât energia din arderea benzinei. În plus, costul unui astfel de hidrogen crește constant pe măsură ce prețul petrolului crește.

O cantitate mică de hidrogen este produsă prin electroliză. Producția de hidrogen prin electroliza apei este mai costisitoare decât producerea acestuia din petrol, dar se va extinde și se va ieftini odată cu dezvoltarea energiei nucleare. Stațiile de electroliză a apei pot fi amplasate în apropierea centralelor nucleare, unde toată energia generată de centrală va fi folosită pentru a descompune apa pentru a forma hidrogen. Adevărat, prețul hidrogenului electrolitic va rămâne mai mare decât prețul curentului electric, dar costurile de transport și distribuție a hidrogenului sunt atât de mici încât prețul final pentru consumator va fi destul de acceptabil în comparație cu prețul energiei electrice.

Astăzi, cercetătorii lucrează intens pentru a reduce costurile proceselor tehnologice pentru producția pe scară largă a hidrogenului datorită descompunerii mai eficiente a apei, folosind electroliza la temperatură înaltă a vaporilor de apă, folosind catalizatori, membrane semi-permeabile etc.

Se acordă multă atenție metodei termolitice, care (în viitor) constă în descompunerea apei în hidrogen și oxigen la o temperatură de 2500 ° C. Dar inginerii nu au stăpânit încă o astfel de limită de temperatură în unitățile tehnologice mari, inclusiv în cele care funcționează cu energie atomică (în reactoarele cu temperatură înaltă, ei se bazează încă doar pe o temperatură de aproximativ 1000 ° C). Prin urmare, cercetătorii se străduiesc să dezvolte procese care decurg în mai multe etape, care să permită producerea de hidrogen în intervale de temperatură sub 1000 ° C.

În 1969, la filiala italiană „Euratom” a fost pusă în funcțiune o unitate de producere a hidrogenului termolitic, care funcționează cu eficiență. 55% la o temperatură de 730 ° C. În acest caz s-a folosit bromură de calciu, apă și mercur. Apa din instalatie se descompune in hidrogen si oxigen, iar restul reactivilor sunt circulati in cicluri repetate. Alții - instalațiile proiectate au funcționat - la temperaturi de 700-800 ° С. Se crede că reactoarele de înaltă temperatură vor îmbunătăți eficiența. astfel de procese până la 85%. Astăzi nu putem prezice cu exactitate cât va costa hidrogenul. Dar dacă luăm în considerare că prețurile tuturor tipurilor moderne de energie prezintă o tendință ascendentă, se poate presupune că, pe termen lung, energia sub formă de hidrogen va fi mai ieftină decât sub formă de gaz natural și, eventual, în formă de curent electric.

Când hidrogenul va deveni un combustibil la fel de accesibil ca gazul natural în prezent, acesta va putea să-l înlocuiască peste tot. Hidrogenul poate fi ars în sobe de bucătărie, încălzitoare de apă și sobe de încălzire echipate cu arzătoare care nu se vor deosebi cu puțin sau deloc de arzătoarele moderne folosite pentru arderea gazelor naturale.

După cum am spus deja, atunci când hidrogenul este ars, nu rămân produse de combustie nocive. Prin urmare, nu este nevoie de sisteme de îndepărtare a acestor produse pentru dispozitivele de încălzire care funcționează pe hidrogen. În plus, vaporii de apă generați în timpul arderii pot fi considerați un produs util - umidifică aerul (după cum știți, în apartamentele moderne cu centrală). încălzire, aerul este prea uscat). Iar absența coșurilor de fum nu numai că ajută la economisirea costurilor de construcție, dar crește și eficiența încălzirii cu 30%.

Hidrogenul poate servi și ca materie primă chimică în multe industrii, de exemplu, în producția de îngrășăminte și produse alimentare, în metalurgie și petrochimie. Poate fi folosit și pentru a genera energie electrică la centralele termice locale.

Concluzie.

Luând în considerare rezultatele previziunilor existente pentru epuizarea petrolului, gazelor naturale și a altor resurse energetice tradiționale până la mijlocul - sfârșitul secolului următor, precum și o scădere a consumului de cărbune (care, conform calculelor, ar trebui să fie suficientă). timp de 300 de ani) din cauza emisiilor nocive în atmosferă, precum și a utilizării combustibilului nuclear, care, având în vedere dezvoltarea intensivă a reactoarelor de reproducere, va dura cel puțin 1000 de ani, se poate considera că în această etapă de dezvoltare a știința și tehnologia, sursele termice, atomice și hidroelectrice vor prevala asupra altor surse de electricitate pentru o lungă perioadă de timp de acum încolo. Creșterea prețului petrolului a început deja, așa că termocentralele care folosesc acest combustibil vor fi înlocuite cu cele pe cărbune.

Unii oameni de știință și ecologisti la sfârșitul anilor 1990. a vorbit despre interzicerea iminentă a centralelor nucleare de către statele din Europa de Vest. Dar pe baza analizelor moderne ale pieței de mărfuri și a nevoilor societății de energie electrică, aceste afirmații par nepotrivite.

Rolul energiei în menținerea și dezvoltarea în continuare a civilizației este incontestabil. În societatea modernă, este dificil să găsești chiar și o zonă a activității umane care să nu necesite - direct sau indirect - mai multă energie decât poate oferi mușchii unei persoane.

Consumul de energie este un indicator important al nivelului de trai. În acele zile, când o persoană primea hrană, strângea fructe de pădure și vâna animale, avea nevoie de aproximativ 8 MJ de energie pe zi. După stăpânirea focului, această valoare a crescut la 16 MJ: într-o societate agricolă primitivă era de 50 MJ, iar într-una mai dezvoltată - 100 MJ.

În timpul existenței civilizației noastre, de multe ori a avut loc o schimbare de la sursele tradiționale de energie la altele noi, mai avansate. Și nu pentru că vechea sursă era epuizată.

Soarele a strălucit întotdeauna și a încălzit o persoană: și cu toate acestea, odată ce oamenii au îmblânzit focul, au început să ardă lemne. Apoi lemnul a făcut loc cărbunelui. Stocurile de lemn păreau nelimitate, dar motoarele cu abur necesitau mai multă „hrană” bogată în calorii.

Dar aceasta a fost doar o etapă. În curând, Coal și-a cedat liderul pe piața petrolului energetic.

Și acum o nouă rundă în zilele noastre, principalele tipuri de combustibil sunt încă petrolul și gazul. Dar pentru fiecare nou metru cub de gaz sau tonă de petrol, trebuie să mergi din ce în ce mai departe spre nord sau est, pentru a îngropa din ce în ce mai adânc în pământ. Nu e de mirare că petrolul și gazele ne vor costa din ce în ce mai mult în fiecare an.

Înlocuire? Avem nevoie de un nou lider energetic. Vor fi, fără îndoială, surse nucleare.

Rezervele de uraniu, dacă le comparăm cu rezervele de cărbune, par să nu fie atât de mari. Dar, pe de altă parte, pe unitatea de greutate, conține de milioane de ori mai multă energie decât cărbunele.

Iar rezultatul este următorul: atunci când se generează energie electrică la o centrală nucleară, se crede că trebuie cheltuiți bani și forță de muncă de o sută de mii de ori mai puțin decât atunci când extrageți energie din cărbune. Iar combustibilul nuclear înlocuiește petrolul și cărbunele... Întotdeauna a fost așa: următoarea sursă de energie a fost și mai puternică. Aceasta a fost, ca să spunem așa, o linie de energie „militantă”.

În căutarea unui exces de energie, o persoană a plonjat din ce în ce mai adânc în lumea spontană a fenomenelor naturale și până la un timp nu s-a gândit cu adevărat la consecințele faptelor și acțiunilor sale.

Dar vremurile s-au schimbat. Acum, la sfârșitul secolului al XX-lea, începe o nouă etapă semnificativă a energiei pământești. A apărut energia „cruțătoare”. Construit astfel încât o persoană să nu taie ramura pe care stă. El s-a ocupat de protecția biosferei deja grav deteriorate.

Fără îndoială, în viitor, în paralel cu linia de dezvoltare intensivă a sectorului energetic, vor primi drepturi largi de cetățenie și o linie extinsă: sursele de energie dispersate nu sunt prea puternice, dar cu eficiență ridicată, ecologice, ușor de utilizat.

Un exemplu izbitor în acest sens este pornirea rapidă a energiei electrochimice, care mai târziu, aparent, va fi completată cu energia solară. Energia se acumulează, asimilează, absoarbe foarte repede toate cele mai recente idei, invenții și realizări științifice. Acest lucru este de înțeles: energia este literalmente conectată cu Totul și totul este atras de energie, depinde de aceasta.

Prin urmare, chimia energetică, energia hidrogenului, centralele spațiale, energia sigilată în antimaterie, „găurile negre”, vidul - acestea sunt doar cele mai strălucitoare repere, linii, linii individuale ale scenariului care este scris în fața ochilor noștri și care poate fi numit Ziua Energiei de Mâine.

Literatură.

1. Balanchevadze V. I., Baranovsky A. I. și alții; Ed. A.F.Dyakov. Energie azi și mâine. - M .: Energoatomizdat, 1990 .-- 344 p.

2. Mai mult decât suficient. Perspectivă optimistă asupra viitorului energiei lumii / Ed. R. Clarke: Per. din engleza - M .: Energoatomizdat, 1994 .-- 215 p.

3. Surse de energie. Fapte, probleme, soluții. - M .: Știință și tehnologie, 1997 .-- 110 p.

4. Kirillin V. A. Energie. Probleme principale: În întrebări și răspunsuri. - M .: Cunoașterea, 1997 .-- 128 p.

5. Energie mondială: prognoză de dezvoltare până în 2020 / Per. din engleza ed. Yu.N. Starshikova. - M .: Energiya, 1990 .-- 256 p.

6. Surse de energie netradiționale. - M .: Cunoașterea, 1982 .-- 120 p.

7. Podgorny A. N. Energia hidrogenului. - M .: Nauka, 1988. - 96 p.

8. Resursele energetice ale lumii / Ed. P.S. Neporozhny, V.I. Popkov. - M .: Energoatomizdat, 1995 .-- 232 p.

9. Yudasin L. S. Energia: probleme și speranțe. - M .: Educaţie, 1990 .-- 207s.

În era noastră a tehnologiilor înalte, este dificil să-ți imaginezi viața fără electricitate. Aproape toate electrocasnicele noastre lucrează pe această resursă, fără de care viața va deveni mai complicată și mai puțin interesantă. Cu toate acestea, odată cu prețurile la energie electrică de astăzi, mulți se gândesc la posibilitatea de a obține acest tip de energie gratuit. Prin urmare, astăzi am decis să vă vorbim despre mai multe opțiuni interesante. Nu, nu vom descrie modalități de a înșela utilitățile sau de a vă convinge că majoritatea aparatelor electrice pot fi renunțate. Vă vom spune despre cele mai neobișnuite patru opțiuni pentru obținerea resursei naturale de care toată lumea are nevoie.

Câteva despre ce este electricitatea gratuită

În acest moment, costul utilităților este destul de mare. Prin urmare, mulți oameni se gândesc la sursele resurselor necesare, care sunt mai ieftine decât gazul și electricitatea centralizate.

Pentru a furniza casei căldură la un cost minim de fonduri, a fost inventat un cazan de piroliză cu combustibil solid. În această unitate, gazul se formează prin arderea combustibilului solid. Acest dispozitiv este suficient pentru a încălzi întreaga casă.

În plus, multe sobe cu combustibil solid au plite și cuptoare. Folosind un astfel de dispozitiv, puteți refuza complet să introduceți gaz în casa dvs.

Cu electricitatea, totul este mult mai complicat. În acest moment, în casele moderne există atât de multe aparate electrice încât este cu adevărat dificil să furnizezi suficientă energie în moduri alternative pentru toate. Cu toate acestea, cu ajutorul unor modalități neobișnuite de a obține electricitate gratuită, puteți face întreținerea unei părți a aparatelor electrice cât mai ieftină posibil. Să vedem care sunt aceste metode.

Ce poate fi electricitate gratuită pentru o casă:

• Cea mai comună este electricitatea derivată din energia soarelui;
• De asemenea, folosește energia liberă obținută din aer și atmosferă;
• Obținerea electricității statice de la sol este foarte interesantă;
• Electricitatea poate fi generată și din eter;
• Electricitatea liberă din nimic pare să fie în pragul fanteziei;
• După cum sa dovedit, electricitatea poate fi produsă și dintr-un câmp magnetic;
• Este posibilă extragerea energiei electrice din lemn, apă și alte mijloace improvizate.

Unele dintre aceste metode sunt capabile să furnizeze electricitate doar unui bec mic. Altele vor fi suficiente pentru a face să funcționeze cel puțin jumătate din aparatele electrice din casă.

Este imposibil să creezi un generator de energie electrică acasă „gratuit”. La urma urmei, trebuie să cheltuiți niște bani pe materiale pentru astfel de dispozitive. Prin urmare, când spunem: „Generarea de energie electrică pentru o minge”, ne referim la energie electrică ieftină, cu excepția cazului în care, bineînțeles, vorbim despre Anticlove.

Astăzi vă vom spune despre câteva dintre cele mai promițătoare metode alternative de generare a energiei electrice. Vom vorbi și despre posibilitatea de a obține energie electrică din nimic.

Este posibil să obțineți energie electrică de la sol

Una dintre cele mai interesante și incredibile moduri de a obține energie electrică este de pe pământ. Interesant? Încă ar fi! Într-adevăr, spre deosebire de energia dintr-o particulă atomică și celulele solare, această metodă de producere a energiei nu a devenit încă răspândită.

Acasă, puteți obține nu numai lumină, ci și cantitatea necesară de căldură. Pentru aceasta, puteți folosi sobe cu combustibil solid sau cazane.

Probabil vă întrebați cum obțineți electricitate de la sol. Nu este atât de simplu aici. Faptul este că pământul nu numai că combină trei medii, deoarece există molecule de apă și aer între particulele pământului, ci este format și din structuri, micelii și humus, care au potențiale diferite.

Din această cauză, învelișul exterior al pământului are o sarcină negativă, iar cel interior este pozitiv. După cum știți, particulele pozitive sunt atrase de cele negative. Din acest motiv, în sol au loc procese electrice. Puteți încerca să faceți o centrală electrică de pământ cu propriile mâini. Pentru a face acest lucru, trebuie să cunoașteți elementele de bază ale ingineriei electrice, dar vă vom spune un scurt ghid pentru crearea unui astfel de design. Deci, cum poți obține electricitatea pământului.

Schema pentru crearea unei centrale electrice de pământ:

• Un conductor metalic este plasat în pământ;
• Alți doi conductori sunt conectați la conductor, zero și fază;
• Prin aceste conductoare, curentul electric intră în casă.

Desigur, o astfel de schemă nu vă va permite să obțineți lumină pentru întreaga casă. Într-adevăr, în cel mai bun caz, obțineți doar 20 de volți, ceea ce va fi suficient pentru a aprinde câteva becuri. Cu toate acestea, îmbunătățind sistemul, veți putea ușura sarcina asupra unor aparate electrice.

Modalități de a obține energie electrică din aer

Electricitatea atmosferică poate fi obținută în cantități mari. În plus, această opțiune de furnizare a unei case nu aparține categoriei de „căi neobișnuite”. La urma urmei, toată lumea știe despre existența parcurilor eoliene.

Există câmpuri întregi de parcuri eoliene. Sunt ca niște rânduri cu fani uriași. Cu toate acestea, dezavantajul unui astfel de sistem este că generează energie electrică. Doar când bate vânt.

De fapt, puteți lua electricitate din atmosferă nu numai de la vânt. Există și alte moduri mai interesante. Într-adevăr, de fapt, aerul este cel mai încărcat element.

Surse de iluminat atmosferic:

1. Baterii fulger atrage fulgerele. Ele constau dintr-o împământare și un conductor metalic, între care se acumulează energia liberă în timpul unei lovituri de fulger. Cu toate acestea, utilizarea acestei metode nu este larg răspândită, deoarece este imposibil de prezis cantitatea de energie electrică acumulată și, de asemenea, din cauza pericolului acestui produs.
2. Generatoare eoliene Este o metodă binecunoscută de producere a energiei. Puteți face singur o astfel de stație. Cu toate acestea, în acest caz, va trebui să calculați numărul necesar de dispozitive, precum și să le instalați într-un loc care va fi cât mai vânt.
3. Generatorul toroidal al lui Stephen Mark nu generează electricitate imediat, ci la ceva timp după ce este pornit. Un astfel de dispozitiv autonom este format din mai multe bobine, între care se formează frecvențe de rezonanță și un vortex magnetic. Aceste aparate de casă generează suficientă energie electrică pentru a deservi un singur aparat.
4. Dispozitivul Kapanadze, contrar parerii multora, nu este format dintr-un magnet si un fir, este realizat dupa acelasi principiu ca si transformatorul Tesla. Primește electricitate eteric și funcționează fără combustibil. Cu toate acestea, dispozitivul unui astfel de dispozitiv este brevetat și clasificat.

Astfel de opțiuni pentru extragerea energiei electrice din atmosferă sunt foarte promițătoare. Acestea sunt modalități noi de a obține această resursă, dintre care unele sunt deja utilizate în Europa. Unele dintre ele pot fi asamblate de unul singur și este foarte posibil ca toți oamenii să primească electricitate gratuit de la astfel de dispozitive.

Electricitate gratuită de la soare

Panourile solare sunt foarte populare în Europa. Probabil ați auzit despre această metodă de generare a energiei electrice. Și chiar funcționează și nu este o opțiune pentru a face bani pe sticlă.

Dacă sunteți interesat, este mai bine să înțelegeți metodele de generare a energiei electrice. Contactați Valery Belousov, care își postează videoclipurile pe YouTube.

Desigur, pentru a folosi o astfel de energie, trebuie mai întâi să cheltuiți serios bani, deoarece panourile solare nu sunt ieftine și, pentru a oferi o astfel de energie întregii case, va trebui să cumpărați o mulțime de ele. De asemenea, trebuie să iei în considerare că, dacă casa ta este în pădure, nu va funcționa pentru a transforma energia solară în energie electrică. Problemele pot apărea și în timpul sezonului rece. Cu toate acestea, centralele solare au câteva avantaje semnificative.

Avantajele centralelor solare:

• Energia solară este eternă;
• Nu emite substanțe nocive în mediu și nu contribuie la acumularea undelor radio;
• Puteți calcula în avans câtă energie puteți obține de la un anumit număr de baterii;
• Prețul cheltuit pe baterii se va plăti în timp datorită banilor economisiți la energie electrică.

Energia solară este o alternativă excelentă la electricitatea centralizată. Tot electricianul dumneavoastră poate fi furnizat cu el.

Electricitate bricolaj din aer: o diagramă (video)

De asemenea, merită remarcat posibilitatea de a obține energie electrică de nicăieri. Un senzor întreprinzător a decis să obțină electricitate din piramidă și, spre surprinderea sa, după ce a creat o astfel de structură pe site și a conectat-o ​​la lămpi, becurile s-au aprins. De fapt, această energie este luată din pământ, și nu din „nimic”, iar o carte de specialitate spune cum se face un astfel de dispozitiv.

Este dificil să supraestimezi importanța energiei electrice. Mai degrabă, subconștient o subestimăm. La urma urmei, aproape toate echipamentele din jurul nostru funcționează pe rețeaua electrică. Nu este nevoie să vorbim despre iluminatul elementar. Dar producția de energie electrică nu ne interesează practic. De unde provine electricitatea și cum este stocată (și, în general, se poate economisi)? Cât costă de fapt producerea de energie electrică? Și cât de sigur este pentru mediu?

Semnificație economică

De la banca școlii, știm că alimentarea cu energie electrică este unul dintre principalii factori în obținerea unei productivități ridicate a muncii. Electricitatea este nucleul tuturor activităților umane. Nu există o singură industrie care s-ar descurca fără ea.

Dezvoltarea acestei industrii mărturisește competitivitatea ridicată a statului, caracterizează rata de creștere a producției de bunuri și servicii și aproape întotdeauna se dovedește a fi un sector problematic al economiei. Costul de producere a energiei electrice provine adesea dintr-o investiție inițială semnificativă, care se va amortiza în decursul anilor. Cu toate resursele sale, Rusia nu face excepție. La urma urmei, o pondere semnificativă a economiei este formată tocmai din industrii mari consumatoare de energie.

Statisticile ne spun că în 2014, producția de energie electrică a Rusiei nu a atins încă nivelul sovietic din 1990. În comparație cu China și Statele Unite, Federația Rusă produce - respectiv - de 5 și respectiv 4 ori mai puțină energie electrică. De ce se întâmplă? Experții spun că acest lucru este evident: cele mai mari costuri de non-producție.

Cine consumă energie electrică

Desigur, răspunsul este evident: toată lumea. Dar acum suntem interesați de scară industrială, ceea ce înseamnă acele industrii care au nevoie în primul rând de electricitate. Ponderea principală revine industriei - aproximativ 36%; Complexul de combustibil și energie (18%) și sectorul rezidențial (puțin mai mult de 15%). Restul de 31% din energia electrică generată provine din industriile neprelucrătoare, din transportul feroviar și din pierderi din rețea.

Trebuie avut în vedere faptul că, în funcție de regiune, structura consumului se modifică semnificativ. De exemplu, în Siberia, mai mult de 60% din electricitate este utilizată efectiv de industrie și de complexul de combustibil și energie. Dar în partea europeană a țării, unde se află un număr mare de așezări, cel mai puternic consumator este sectorul rezidențial.

Centralele electrice sunt coloana vertebrală a industriei

Producția de energie electrică în Rusia este asigurată de aproape 600 de centrale electrice. Capacitatea fiecăruia depășește 5 MW. Capacitatea totală a tuturor centralelor este de 218 GW. Cum obținem electricitate? Următoarele tipuri de centrale electrice sunt utilizate în Rusia:

• termice (ponderea acestora în volumul total de producție este de circa 68,5%);
• hidraulice (20,3%);
• atomic (aproape 11%);
• alternativă (0,2%).

Când vine vorba de surse alternative de energie electrică, îmi vin în minte imagini romantice cu turbine eoliene și panouri solare. Cu toate acestea, în anumite condiții și localități, acestea sunt cele mai profitabile tipuri de producție de energie electrică.

Centrale termice

Din punct de vedere istoric, centralele termice (TPP) ocupă locul principal în procesul de producție. Pe teritoriul Rusiei, TPP-urile care furnizează energie electrică sunt clasificate în funcție de următoarele criterii:

• sursă de energie - combustibil fosil, energie geotermală sau solară;
• tip de energie generată - încălzire, condensare.

Un alt indicator important este gradul de participare la acoperirea programului de sarcină electrică. Aici, TPP-urile de bază se remarcă cu un timp minim de utilizare de 5000 de ore pe an; semi-vârf (se mai numesc și manevrabile) - 3000-4000 de ore pe an; vârf (utilizat numai în orele de vârf) - 1500-2000 ore pe an.

Tehnologie pentru producerea energiei din combustibil

Desigur, în principal producția, transportul și utilizarea energiei electrice de către consumatori au loc în detrimentul centralelor termice care funcționează pe combustibili fosili. Se disting prin tehnologia de producție:

• turbină cu abur;
• motorină;
• turbina de gaz;
• abur și gaz.

Instalațiile cu turbine cu abur sunt cele mai comune. Acestea funcționează cu toate tipurile de combustibil, inclusiv nu numai cărbune și gaz, ci și păcură, turbă, șist, lemn de foc și deșeuri de lemn, precum și produse prelucrate.

Combustibili fosili

Cel mai mare volum de producție de energie electrică cade pe Surgutskaya GRES-2, care este cel mai puternic nu numai de pe teritoriul Federației Ruse, ci și de pe întreg continentul eurasiatic. Alimentat cu gaze naturale, generează până la 5.600 MW de energie electrică. Iar dintre cele pe cărbune, Reftinskaya GRES are cea mai mare capacitate - 3.800 MW. Kostromskaya și Surgutskaya GRES-1 pot furniza mai mult de 3.000 MW. De menționat că abrevierea GRES nu s-a schimbat din vremurile Uniunii Sovietice. Aceasta înseamnă Centrala electrică a districtului de stat.

În perioada reformei industriei, producția și distribuția energiei electrice la TPP-uri ar trebui să fie însoțită de reechiparea tehnică a centralelor existente, reconstrucția acestora. De asemenea, printre sarcinile prioritare se numără și construcția de noi instalații de generare a energiei.

Electricitate din resurse regenerabile

Energia electrică generată de centralele hidroelectrice este un element esenţial al stabilităţii sistemului energetic unificat al statului. Hidrocentralele pot crește volumul producției de energie electrică în câteva ore.

Marele potențial al industriei hidroenergetice rusești constă în faptul că aproape 9% din rezervele de apă ale lumii se află pe teritoriul țării. Este al doilea ca mărime din lume în ceea ce privește disponibilitatea resurselor hidro. Țări precum Brazilia, Canada și Statele Unite au rămas în urmă. Producția de energie electrică în lume în detrimentul hidrocentralelor este oarecum complicată de faptul că locurile cele mai favorabile pentru construcția lor sunt îndepărtate semnificativ din așezări sau întreprinderi industriale.

Cu toate acestea, datorită energiei electrice generate la hidrocentrala, țara reușește să economisească aproximativ 50 de milioane de tone de combustibil. Dacă ar fi posibil să se dezvolte întregul potențial al hidroenergiei, Rusia ar putea economisi până la 250 de milioane de tone. Și aceasta este deja o investiție serioasă în ecologia țării și capacitatea flexibilă a sistemului energetic.

Centrale hidroelectrice

Construcția unei centrale hidroelectrice rezolvă multe probleme care nu țin de producția de energie. Aceasta este crearea de sisteme de alimentare cu apă și canalizare pentru regiuni întregi și construirea de rețele de irigare, atât de necesare agriculturii, și controlul inundațiilor etc. Acestea din urmă, de altfel, sunt de o importanță nu mică pentru siguranța oameni.

Producția, transportul și distribuția energiei electrice se desfășoară în prezent de 102 CHE, a căror capacitate unitară depășește 100 MW. Capacitatea totală a hidrocentralelor rusești se apropie de 46 GW.

Țările producătoare de energie electrică își compun în mod regulat ratingurile. Deci, Rusia se află acum pe locul 5 în lume în ceea ce privește generarea de energie electrică din resurse regenerabile. Cele mai semnificative obiecte ar trebui considerate CHE Zeiskaya (nu este doar primul dintre cele construite în Orientul Îndepărtat, ci și destul de puternic - 1330 MW), cascada centralelor electrice Volzhsko-Kama (producția și transportul total de energie electrică). este mai mare de 10,5 GW), CHE Bureyskaya (2010 MW), etc. Aș dori, de asemenea, să menționez CHE din Caucaz. Dintre cele câteva zeci care operează în această regiune, cea mai proeminentă este noua (deja pusă în funcțiune) CHE Kashkhatau, cu o capacitate de peste 65 MW.

Centralele hidroelectrice geotermale din Kamchatka merită o atenție specială. Acestea sunt stații foarte puternice și mobile.

Cele mai puternice centrale hidroelectrice

După cum sa menționat deja, producția și utilizarea energiei electrice sunt îngreunate de îndepărtarea principalilor consumatori. Cu toate acestea, statul este ocupat cu dezvoltarea acestei industrii. Nu numai că cele existente sunt reconstruite, dar se construiesc și altele noi. Ei trebuie să dezvolte râurile de munte din Caucaz, râurile abundente Ural, precum și resursele Peninsulei Kola și Kamchatka. Printre cele mai puternice se numără câteva hidrocentrale.

Sayano-Shushenskaya numit după PS Neporojni a fost construit în 1985 pe râul Ienisei. Capacitatea sa actuală nu a atins încă 6.000 MW, din cauza reconstrucției și reparațiilor după accidentul din 2009.

Producția și consumul de energie electrică la CHE din Krasnoyarsk sunt proiectate pentru topitoria de aluminiu din Krasnoyarsk. Acesta este singurul „client” al centralei hidroelectrice care a fost pusă în funcțiune în 1972. Capacitatea sa de proiectare este de 6.000 MW. HC Krasnoyarsk este singura pe care este instalat un lift pentru nave. Oferă navigație regulată de-a lungul râului Ienisei.

HPP Bratsk a fost pusă în funcțiune în 1967. Barajul său blochează râul Angara lângă orașul Bratsk. La fel ca și centrala hidroelectrică Krasnoyarsk, Bratsk lucrează pentru nevoile uzinei de aluminiu Bratsk. Toți cei 4500 MW de energie electrică merg la el. Și poetul Evtușenko a dedicat o poezie acestei centrale hidroelectrice.

O altă centrală hidroelectrică este situată pe râul Angara - Ust-Ilimskaya (cu o capacitate de puțin peste 3800 MW). Construcția sa a început în 1963 și s-a încheiat în 1979. În același timp, a început producția de energie electrică ieftină pentru principalii consumatori: fabricile de aluminiu Irkutsk și Bratsk, fabrica de construcții de avioane Irkutsk.

CHE Volzhskaya este situată la nord de Volgograd. Capacitatea sa este de aproape 2.600 MW. Această centrală hidroelectrică, cea mai mare din Europa, funcționează din 1961. Nu departe de Togliatti funcționează „cea mai veche” dintre marile hidrocentrale, Zhigulevskaya. A fost dat în funcțiune în 1957. Capacitatea CHE de 2.330 MW acoperă nevoile de energie electrică din partea centrală a Rusiei, din Urali și din Volga de Mijloc.

Dar generarea de energie electrică necesară pentru nevoile Orientului Îndepărtat este asigurată de CHE Bureyskaya. Putem spune că este încă destul de „tânăr” – punerea în funcțiune a avut loc abia în 2002. Capacitatea instalată a acestei CHE este de 2010 MW de energie electrică.

Centrale hidroelectrice marine experimentale

Mai multe golfuri oceanice și maritime au și potențial hidroenergetic. Într-adevăr, diferența de înălțime în timpul mareei înalte în majoritatea acestora depășește 10 metri. Aceasta înseamnă că poți genera o cantitate imensă de energie. În 1968, a fost deschisă Stația de maree experimentală Kislogubskaya. Capacitatea sa este de 1,7 MW.

Atom pașnic

Energia nucleară rusă este o tehnologie cu ciclu complet: de la exploatarea minereului de uraniu până la generarea de electricitate. Astăzi, în țară funcționează 33 de unități electrice la 10 centrale nucleare. Capacitatea totală instalată este de puțin peste 23 MW.

Cantitatea maximă de energie electrică generată de CNE a fost în 2011. Cifra a fost de 173 miliarde kWh. Producția de energie electrică pe cap de locuitor din centralele nucleare a crescut cu 1,5% față de anul precedent.

Desigur, siguranța operațională este o prioritate în dezvoltarea energiei nucleare. Dar centralele nucleare joacă un rol semnificativ în lupta împotriva încălzirii globale. Ecologistii vorbesc constant despre acest lucru, care subliniază că doar în Rusia este posibilă reducerea emisiilor de dioxid de carbon în atmosferă cu 210 milioane de tone pe an.

Energia nucleară s-a dezvoltat în principal în nord-vest și în partea europeană a Rusiei. În 2012, toate centralele nucleare au generat aproximativ 17% din toată energia electrică produsă.

Centralele nucleare din Rusia

Cea mai mare centrală nucleară din Rusia este situată în regiunea Saratov. Capacitatea anuală a CNE Balakovo este de 30 de miliarde de kWh de energie electrică. La CNE Beloyarsk (regiunea Sverdlovsk), doar Unitatea 3 este în funcțiune în prezent. Dar chiar și acest lucru ne permite să-l numim unul dintre cele mai puternice. 600 MW de energie electrică este generată de un reactor de reproducere rapidă. Este demn de remarcat faptul că aceasta a fost prima unitate de putere cu neutroni rapidi din lume instalată pentru a genera electricitate la scară industrială.

În Chukotka a fost instalată centrala nucleară Bilibino, care generează 12 MW de energie electrică. Iar centrala nucleară Kalinin poate fi considerată recent construită. Prima sa unitate a fost pusă în funcțiune în 1984, iar ultima (a patra) abia în 2010. Capacitatea totală a tuturor unităților de putere este de 1000 MW. În 2001, CNE Rostov a fost construită și pusă în funcțiune. De la conectarea celei de-a doua unități de putere - în 2010 - capacitatea sa instalată a depășit 1000 MW, iar rata de utilizare a capacității a fost de 92,4%.

Energie eoliana

Potențialul economic al energiei eoliene în Rusia este estimat la 260 miliarde kWh pe an. Aceasta reprezintă aproape 30% din toată energia electrică produsă astăzi. Capacitatea tuturor turbinelor eoliene care funcționează în țară este de 16,5 MW.

Regiuni precum coasta oceanelor, zonele de la poalele și regiunile muntoase ale Uralilor și Caucazului sunt deosebit de favorabile pentru dezvoltarea acestei industrii.