Типи електростанцій. Види електростанцій. Принципова схема теплової електростанції

02.04.2017

Типи і види електростанцій

Типи електростанцій

В залежності від джерела енергії розрізняють наступні типи електростанцій:

  • Теплові електростанції (ТЕС ), які використовують природне паливо. Вони поділяються на конденсаційні (КЕС ) і теплофікаційні (ТЕЦ )
  • Гідравлічні електростанції (ГЕС ) та гідроакумулюючі (ГАЕС ), що використовують енергію падаючої води
  • Атомні електростанції (АЕС ), що використовують енергію ядерного розпаду
  • Дизельні електростанції (ДЕС )
  • ТЕС з газотурбінними (ГТУ ) і парогазовими установками (ПГУ)
  • Сонячні електростанції (СЕС )
  • Вітрові електростанції (ВЕС)
  • Геотермальні електростанції (ГЕОТЕС)
  • Припливні електростанції (ПЕС )

Найбільш часто в сучасній енергетиці виділяють традиційну і нетрадиційну енергетики.

Традиційну енергетику головним чином поділяють на електроенергетику і теплоенергетику.

Найбільш зручний вид енергії — електрична, яка може вважатися основою цивілізації. Перетворення первинної енергії в електричну виробляється на електростанціях.

В нашій країні виробляється і споживається величезна кількість електроенергії. Вона майже повністю виробляється трьома основними типами електростанцій: тепловими, атомними і гідроелектростанціями.

Приблизно 70% світової електроенергії виробляють на ТЕС. Вони поділяються на теплові конденсаційні електростанції (КЕС), що виробляють тільки електроенергію, і теплоелектроцентралі (ТЕЦ), які виробляють електроенергію і тепло.

У Росії близько 75% енергії виробляється на теплових електростанціях. ТЕС будують у районах видобутку палива або в районах споживання енергії. ГЕС вигідно будувати на повноводних гірських річках. Тому найбільш великі ГЕС споруджені на сибірських річках. Єнісеї, Ангарі. Але також побудовані каскади ГЕС і на рівнинних річках: Волзі, Камі.

АЕС побудовані в районах, де споживається багато енергії, а інших енергоресурсів не вистачає (в західній частині країни).

Основним типом електростанцій в Росії є теплові (ТЕС). Ці установки виробляють приблизно 67% електроенергії Росії. На їх розміщення впливають паливний та споживчий фактори. Найбільш потужні електростанції розташовуються в місцях видобутку палива. ТЕС, що використовують калорійне, транспортабельное паливо, орієнтовані на споживачів.

Типи електростанцій. Види електростанцій. Принципова схема теплової електростанції

Рис.1. Принципова схема теплової електростанції

Принципова схема теплової електростанції представлена на рис.1. Варто мати на увазі, що в її конструкції може бути передбачено кілька контурів — теплоносій від тепловиділяючого реактора може не йти відразу на турбіну, а віддати своє тепло в теплообміннику теплоносію наступного контуру, який вже може надходити на турбіну, а може далі передавати свою енергію наступного контуру. Також в будь електростанції передбачена система охолодження відпрацьованого теплоносія, щоб довести температуру теплоносія до необхідного для повторного циклу значення. Якщо поблизу від електростанції є населений пункт, то це досягається шляхом використання тепла відпрацьованого теплоносія для нагріву води для опалення будинків або гарячого водопостачання, а якщо ні, то зайве тепло відпрацьованого теплоносія просто викидається в атмосферу в градирнях. Конденсатором відпрацьованої пари на неатомних електростанціях найчастіше служать саме градирні.

Основне обладнання ТЕС — котел-парогенератор, турбіна, генератор, конденсатор пари, циркуляційний насос.

В котлі парогенератора при спалюванні палива виділяється теплова енергія, яка перетворюється в енергію водяної пари. У турбіні енергія водяної пари перетворюється на механічну енергію обертання. Генератор перетворює механічну енергію обертання в електричну. Схема ТЕЦ відрізняється тим, що на ній, крім електричної енергії, що виробляється і теплова шляхом відводу частини пара і нагріву з його допомогою води, що подається в теплові магістралі.

Є ТЕС з газотурбінними установками. Робоче тіло і них — газ з повітрям. Газ виділяється при згоранні органічного палива і змішується з нагрітим повітрям. Газоповітряна суміш при 750-770°С подається в турбіну, що обертає генератор. ТЕС з газотурбінними установками більш маневренна, легко пускається, зупиняється, регулюється. Але їх потужність в 5-8 разів менше парових.

Процес виробництва електроенергії на ТЕС можна розділити на три цикли: хімічний — процес горіння, в результаті якого теплота передається пару; механічний — теплова енергія пари перетворюється в енергію обертання; електричний — механічна енергія перетворюється в електричну.

Загальний ККД ТЕС складається з добутку ККД (?) циклів:

Типи електростанцій. Види електростанцій. Принципова схема теплової електростанції

Типи електростанцій. Види електростанцій. Принципова схема теплової електростанції

ККД ідеального механічного циклу визначається так званим циклом Карно:

Типи електростанцій. Види електростанцій. Принципова схема теплової електростанції

де T1 Т2 — температура пари на вході і виході парової турбіни.

На сучасних ТЕС Т1 =550°С (823°К), Т2 =23°С (296°До).

Типи електростанцій. Види електростанцій. Принципова схема теплової електростанції

Практично з урахуванням втрат ?тес =36-39%. Через більш повного використання теплової енергії ККД ТЕЦ = 60-65%.

Атомна електростанція відрізняється від ТЕС тим, що котел замінений ядерним реактором. Теплота ядерної реакції використовується для отримання пари.

Первинної енергії на АЕС є внутрішня ядерна енергія, яка при поділі ядра виділяється у вигляді колосальної кінетичної енергії, яка, в свою чергу, перетворюється в теплову. Установка, де йдуть ці перетворення, називається реактором.

Через активну зону реактора проходить речовина теплоносій, яке служить для відводу тепла (вода, інертні гази тощо). Теплоносій забирає тепло в парогенератор, віддаючи його воді. Утворюється водяна пара надходить у турбіну. Регулювання потужності реактора проводиться за допомогою спеціальних стрижнів. Вони вводяться в активну зону і змінюють потік нейтронів, а отже, і інтенсивність ядерної реакції.

Природне ядерне пальне атомної електричної станції — уран. Для біологічного захисту від радіації використовується шар бетону в кілька метрів завтовшки.

При спалюванні 1 кг кам’яного вугілля можна отримати 8 кВт-год електроенергії, а при витраті 1 кг ядерного палива виробляється 23 млн. квтг електроенергії.

Більше 2000 років людство використовує водну енергію Землі. Тепер енергія води використовується на гідроенергетичних установках (ГЕУ) трьох видів:

  • гідравлічні електростанції (ГЕС);
  • припливні електростанції (ПЕС), що використовують енергію припливів і відпливів морів і океанів;
  • гідроакумулюючі станції (ГАЕС), які накопичують і використовують енергію водойм і озер.

Гідроенергетичні ресурси в турбіні ГЕУ перетворюються в механічну енергію, яка в генераторі перетворюється в електричну.

Таким чином, основними джерелами енергії є тверде паливо, нафту, газ, вода, енергія розпаду ядер урану та інших радіоактивних речовин.

Всі основні типи електростанцій чинять значний негативний вплив на природу. ТЕС забруднюють повітря, шлаки станцій, що працюють на вугіллі, займають величезні території. Водосховища рівнинних ГЕС заливають родючі заплавні землі, призводять до заболочування земель. Небезпечними виявилися і АЕС.

Майбутнє за використанням нетрадиційних джерел енергії — енергії вітру, припливів, Сонця і внутрішньою енергією Землі.

Типи електростанцій. Види електростанцій. Принципова схема теплової електростанції

Короткий опис статті: вітрові електростанції

Джерело: Типи електростанцій. Види електростанцій. Принципова схема теплової електростанції

Також ви можете прочитати