Ce qui est utilisé pour produire de l'électricité. Production, transport et consommation d'énergie électrique

Khokhlova Kristina

Présentation sur le thème "Production, transmission et utilisation de l'énergie électrique"

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Présentation Production, transmission et utilisation de l'énergie électrique Khokhlova Kristina, 11e année, école secondaire n° 64

Plan de présentation Production d'électricité Types de centrales Sources alternativesénergie Transport d'électricité Consommation d'électricité

Il existe plusieurs types de centrales : Types de centrales TPP HPP NPP

Centrale thermique (TPP), une centrale électrique qui génère de l'énergie électrique à la suite de la conversion de l'énergie thermique libérée lors de la combustion de combustibles fossiles. Dans les centrales thermiques, l'énergie chimique du combustible est convertie d'abord en énergie mécanique puis en énergie électrique. Le combustible d'une telle centrale électrique peut être du charbon, de la tourbe, du gaz, du schiste bitumineux, du mazout. Les plus économiques sont les grandes centrales thermiques à turbine à vapeur.La plupart des centrales thermiques de notre pays utilisent la poussière de charbon comme combustible. Il faut plusieurs centaines de grammes de charbon pour produire 1 kWh d'électricité. Dans une chaudière à vapeur, plus de 90 % de l'énergie dégagée par le combustible est transférée à la vapeur. Dans la turbine, l'énergie cinétique des jets de vapeur est transférée au rotor. L'arbre de la turbine est relié rigidement à l'arbre du générateur. TPP

TPP Les TPP sont subdivisés en : Condensation (CPP) Ils sont conçus pour générer uniquement de l'énergie électrique. Les grands IES d'importance pour le district sont appelés centrales électriques de district d'État (GRES). centrales de production combinée de chaleur et d'électricité (CHP) produisant, en plus de l'électricité l'énérgie thermique comme eau chaude et en couple.

Centrale hydroélectrique (HPP), un complexe de structures et d'équipements à travers lequel l'énergie du flux d'eau est convertie en énergie électrique. La centrale hydroélectrique se compose d'une série de structures hydrauliques qui fournissent la concentration nécessaire du débit d'eau et créent une pression, et des équipements électriques qui convertissent l'énergie de l'eau se déplaçant sous pression en énergie de rotation mécanique, qui, à son tour, est convertie en énergie électrique . La pression d'une centrale hydroélectrique est créée par la concentration de la chute de la rivière dans le tronçon utilisé par un barrage, ou par une dérivation, ou par un barrage et une dérivation ensemble. centrale hydroélectrique

Puissance HPP Les centrales hydroélectriques sont également subdivisées en : La puissance HPP dépend de la pression, du débit d'eau utilisé dans les turbines hydrauliques et de l'efficacité de l'unité hydroélectrique. Pour un certain nombre de raisons (dues, par exemple, aux changements saisonniers du niveau d'eau dans les réservoirs, à la variabilité de la charge du système électrique, à la réparation d'unités hydroélectriques ou d'ouvrages hydrauliques, etc.), la pression et le débit de l'eau sont constamment changeant, et, en plus, le débit change lors de la régulation de la puissance de la HPP. haute pression (plus de 60 m) moyenne pression (de 25 à 60 m) basse pression (de 3 à 25 m) Moyenne (jusqu'à 25 MW) Puissante (plus de 25 MW) Petite (jusqu'à 5 MW)

Une place particulière parmi les centrales hydroélectriques est occupée par : Les centrales hydroélectriques de stockage (PSPP) Énergie électrique est utilisé par les centrales à accumulation par pompage, qui, fonctionnant en mode pompe, pompent l'eau du réservoir vers la piscine de stockage supérieure. Lors des pics de charge, l'énergie accumulée est restituée au réseau électrique Centrales marémotrices (TPP) Les TPP convertissent l'énergie des marées en électricité. L'énergie électrique des centrales hydroélectriques marémotrices, en raison de certaines caractéristiques liées à la nature périodique des marées, ne peut être utilisée dans les systèmes électriques qu'en conjonction avec l'énergie des centrales de régulation, qui compensent les pannes de courant des centrales marémotrices pendant la jour ou mois.

La chaleur dégagée dans le réacteur suite à réaction en chaîne fission nucléaire de certains éléments lourds, puis, comme dans les centrales thermiques conventionnelles (TPP), il est converti en électricité. Contrairement aux centrales thermiques fonctionnant aux combustibles fossiles, les centrales nucléaires fonctionnent au combustible nucléaire (basé sur 233U, 235U, 239Pu). Il a été établi que les ressources énergétiques mondiales en combustible nucléaire (uranium, plutonium, etc.) dépassent largement les ressources énergétiques ressources naturelles organique, carburant (pétrole, charbon, gaz naturel et etc.). De plus, il faut tenir compte du volume sans cesse croissant de la consommation de charbon et de pétrole à des fins technologiques de l'économie mondiale. industrie chimique, qui devient un concurrent sérieux des centrales thermiques. centrale nucléaire

Les centrales nucléaires utilisent le plus souvent 4 types de réacteurs à neutrons thermiques : les réacteurs graphite-eau avec caloporteur eau et modérateur graphite réacteurs à eau lourde avec caloporteur eau et eau lourde comme modérateur réacteurs eau-eau avec eau ordinaire comme modérateur et caloporteur graffito -réacteurs à gaz avec caloporteur gazeux et modérateur graphite

Le choix du type de réacteur principalement utilisé est déterminé principalement par l'expérience accumulée dans le support du réacteur, ainsi que par la disponibilité du matériel nécessaire équipement industriel, réserves de matières premières, etc. Le réacteur et ses systèmes d'entretien comprennent : le réacteur lui-même avec protection biologique, des échangeurs de chaleur, des pompes ou soufflantes de gaz qui font circuler le fluide caloporteur, des canalisations et des vannes de circulation du circuit, des dispositifs de rechargement du combustible nucléaire, des systèmes de ventilation spéciaux, des systèmes de refroidissement d'urgence, etc. entouré d'une protection biologique, dont le matériau principal est le béton, l'eau, le sable serpentin. L'équipement du circuit du réacteur doit être complètement étanche. centrale nucléaire

Sources d'énergie alternatives. L'énergie solaire L'énergie solaire est l'un des types de production d'énergie les plus gourmands en matériaux. L'utilisation à grande échelle de l'énergie solaire entraîne une augmentation gigantesque des besoins en matériaux, et, par conséquent, en ressources de main-d'œuvre pour l'extraction des matières premières, leur enrichissement, la production de matériaux, la fabrication d'héliostats, de capteurs, d'autres équipements, et leur transport. L'énergie éolienne L'énergie des masses d'air en mouvement est énorme. Les réserves d'énergie éolienne sont plus de cent fois supérieures aux réserves d'hydroélectricité de tous les fleuves de la planète. Les vents soufflent constamment et partout sur terre. Conditions climatiques permettre le développement de l'énergie éolienne sur un vaste territoire. Grâce aux efforts des scientifiques et des ingénieurs, une grande variété de conceptions d'éoliennes modernes ont été créées. L'énergie du sol L'énergie du sol convient non seulement au chauffage des locaux, comme c'est le cas en Islande, mais aussi à la production d'électricité. Les centrales électriques utilisant des sources souterraines chaudes fonctionnent depuis longtemps. La première centrale de ce type, encore assez peu puissante, a été construite en 1904 dans la petite ville italienne de Larderello. Peu à peu, la capacité de la centrale électrique a augmenté, de plus en plus de nouvelles unités sont entrées en service, de nouvelles sources d'eau chaude ont été utilisées et aujourd'hui, la puissance de la centrale a déjà atteint une valeur impressionnante de 360 ​​000 kilowatts.

Énergie du soleil Énergie de l'air Énergie de la terre

Transport d'électricité Les consommateurs d'électricité sont partout. Il est produit dans relativement peu d'endroits à proximité de sources de carburant et de ressources en eau. Dès lors, il devient nécessaire de transporter de l'électricité sur des distances atteignant parfois des centaines de kilomètres. Mais le transport de l'électricité sur de longues distances est associé à pertes notables. Le fait est que, traversant les lignes électriques, le courant les chauffe. Conformément à la loi Joule-Lenz, l'énergie dépensée pour chauffer les fils de la ligne est déterminée par la formule: Q \u003d I 2 Rt où R est la résistance de la ligne. Avec une longue ligne, la transmission de puissance peut devenir généralement non économique. Pour réduire les pertes, vous pouvez augmenter la surface de la section transversale des fils. Mais avec une diminution de R d'un facteur 100, la masse doit également être augmentée d'un facteur 100. Une telle consommation de métaux non ferreux ne devrait pas être autorisée. Par conséquent, les pertes d'énergie dans la ligne sont réduites d'une autre manière : en réduisant le courant dans la ligne. Par exemple, une diminution du courant d'un facteur 10 réduit de 100 fois la quantité de chaleur dégagée dans les conducteurs, c'est-à-dire que le même effet est obtenu à partir d'une pondération centuple du fil. Par conséquent, des transformateurs élévateurs sont installés dans les grandes centrales électriques. Le transformateur augmente la tension dans la ligne autant qu'il réduit le courant. La perte de puissance dans ce cas est faible. Les centrales électriques dans un certain nombre de régions du pays sont reliées par des lignes de transport à haute tension, formant un réseau électrique commun auquel les consommateurs sont connectés. Une telle association s'appelle un système de puissance. Le système électrique assure l'approvisionnement ininterrompu en énergie des consommateurs, quel que soit leur emplacement.

L'utilisation de l'électricité dans divers domaines scientifiques La science affecte directement le développement de l'énergie et la portée de l'électricité. Environ 80% de la croissance du PIB dans les pays développés est réalisée grâce à des innovations techniques, dont la plupart sont liées à l'utilisation de l'électricité. Tout ce qui est nouveau dans l'industrie, Agriculture et la vie vient à nous grâce à de nouveaux développements dans diverses industries la science. La plupart de développements scientifiques commence par des calculs théoriques. Mais si au XIXe siècle ces calculs étaient effectués à l'aide d'un stylo et de papier, alors à l'ère de la révolution scientifique et technique (révolution scientifique et technologique), tous les calculs théoriques, la sélection et l'analyse des données scientifiques, et même l'analyse linguistique des œuvres littéraires sont fait à l'aide d'ordinateurs (ordinateurs électroniques), qui fonctionnent à l'énergie électrique, la plus pratique pour sa transmission à distance et son utilisation. Mais si au départ les ordinateurs étaient utilisés pour des calculs scientifiques, les ordinateurs sont désormais nés de la science. L'électronisation et l'automatisation de la production sont les conséquences les plus importantes de la "deuxième révolution industrielle" ou "microélectronique" dans les économies des pays développés. La science dans le domaine des communications et des communications se développe très rapidement. Les communications par satellite ne sont pas seulement utilisées comme un moyen de la communication internationale, mais aussi dans la vie quotidienne - les antennes paraboliques ne sont pas rares dans notre ville.Les nouveaux moyens de communication, tels que la technologie de la fibre, peuvent réduire considérablement la perte d'électricité lors du processus de transmission des signaux sur de longues distances.Des moyens entièrement nouveaux d'obtenir l'information, son accumulation, son traitement et sa transmission ont été créés, qui forment ensemble une structure d'information complexe.

Utilisation de l'électricité dans la production La société moderne impossible à imaginer sans électrification activités de production. Déjà à la fin des années 1980, plus d'1/3 de toute la consommation d'énergie dans le monde était réalisée sous forme d'énergie électrique. Au début du siècle prochain, cette proportion pourrait passer à 1/2. Une telle augmentation de la consommation d'électricité est principalement associée à une augmentation de sa consommation dans l'industrie. Partie principale entreprises industrielles fonctionne à l'énergie électrique. Une forte consommation d'électricité est typique des industries à forte intensité énergétique telles que la métallurgie, l'aluminium et les industries mécaniques.

L'utilisation de l'électricité au quotidien L'électricité au quotidien est un assistant indispensable. Chaque jour, nous y sommes confrontés et, probablement, nous ne pouvons plus imaginer notre vie sans lui. Rappelez-vous la dernière fois que vous avez éteint la lumière, c'est-à-dire que votre maison n'a pas reçu d'électricité, rappelez-vous comment vous avez juré que vous n'aviez le temps de rien et que vous aviez besoin de lumière, vous aviez besoin d'une télévision, d'une bouilloire et d'un tas d'autres appareils électriques. Après tout, si nous sommes sans énergie pour toujours, nous retournerons simplement à ces temps anciens où la nourriture était cuite sur un feu et vivait dans des wigwams froids. L'importance de l'électricité dans notre vie peut être couverte par un poème entier, elle est si importante dans notre vie et nous y sommes tellement habitués. Bien que nous ne remarquions plus qu'elle vient chez nous, mais quand elle est éteinte, cela devient très inconfortable.

Merci pour votre attention

L'énergie électrique est produite à différentes échelles centrales, principalement à l'aide de générateurs électromécaniques à induction.

La production d'énergie

Il existe deux principaux types de centrales électriques :

1. Thermique.

2. Hydraulique.

Cette division est causée par le type de moteur qui fait tourner le rotor du générateur. À thermique les centrales électriques utilisent le combustible comme source d'énergie : charbon, gaz, pétrole, schiste bitumineux, fioul. Le rotor est entraîné par des turbines à gaz à vapeur.

Les plus économiques sont les centrales thermiques à turbine à vapeur (TPP). Leur efficacité maximale atteint 70%. Ceci tient compte du fait que la vapeur d'échappement est utilisée dans les entreprises industrielles.

Sur le centrales hydroélectriques l'énergie potentielle de l'eau est utilisée pour faire tourner le rotor. Le rotor est entraîné par des turbines hydrauliques. La puissance de la centrale dépendra de la pression et de la masse d'eau traversant la turbine.

Consommation d'électricité

L'énergie électrique est utilisée presque partout. Bien sûr, la majeure partie de l'électricité produite provient de l'industrie. De plus, le transport sera un gros consommateur.

De nombreuses lignes ferroviaires sont depuis longtemps passées à la traction électrique. Éclairage des habitations, des rues de la ville, besoins industriels et domestiques des villages et des villages - tout cela est également un gros consommateur d'électricité.

Une grande partie de l'électricité reçue est convertie en énergie mécanique. Tous les mécanismes utilisés dans l'industrie sont entraînés par des moteurs électriques. Il y a assez de consommateurs d'électricité, et ils sont partout.

Et l'électricité n'est produite qu'à quelques endroits. La question se pose du transport de l'électricité, et sur de longues distances. Lors de la transmission sur de longues distances, il y a beaucoup de perte de puissance. Il s'agit principalement de pertes dues à l'échauffement des fils électriques.

Selon la loi de Joule-Lenz, l'énergie dépensée pour le chauffage est calculée par la formule :

Puisqu'il est presque impossible de réduire la résistance à un niveau acceptable, il est nécessaire de réduire l'intensité du courant. Pour ce faire, augmentez la tension. Habituellement, il y a des générateurs élévateurs aux stations et des transformateurs abaisseurs à la fin des lignes de transmission. Et déjà d'eux l'énergie se disperse vers les consommateurs.

Le besoin en énergie électrique ne cesse d'augmenter. Il existe deux façons de répondre à la demande de consommation accrue :

1. Construction de nouvelles centrales électriques

2. Utilisation de technologies de pointe.

Utilisation efficace de l'électricité

La première méthode est coûteuse. un grand nombre construction et ressources financières. Il faut plusieurs années pour construire une centrale électrique. De plus, par exemple, les centrales thermiques consomment beaucoup de ressources naturelles non renouvelables et nuisent à l'environnement naturel.

Génération d'énergie électrique Le courant électrique est généré dans des générateurs-dispositifs qui convertissent l'énergie sous une forme ou une autre en énergie électrique. Le rôle prédominant à notre époque est joué par les générateurs électromécaniques à induction. courant alternatif. Là, l'énergie mécanique est convertie en énergie électrique. Le courant électrique est généré dans des générateurs-dispositifs qui convertissent l'énergie sous une forme ou une autre en énergie électrique. Le rôle prédominant à notre époque est joué par les alternateurs à induction électromécaniques. Là, l'énergie mécanique est convertie en énergie électrique. Le générateur est composé de Le générateur est composé de aimant permanent, qui crée un champ magnétique, et un enroulement dans lequel une FEM variable est induite. un aimant permanent qui crée un champ magnétique et un enroulement dans lequel une force électromotrice alternative est induite.

Transformateurs Un TRANSFORMATEUR est un dispositif qui convertit le courant alternatif d'une tension en courant alternatif d'une autre tension à une fréquence constante. Dans le cas le plus simple, le transformateur est constitué d'un noyau en acier fermé sur lequel sont placées deux bobines avec des enroulements de fil. Celui des enroulements qui est connecté à une source de tension alternative est appelé primaire, et celui auquel la "charge" est connectée, c'est-à-dire les appareils qui consomment de l'électricité, est appelé secondaire. L'action du transformateur est basée sur le phénomène induction électromagnétique.

Production d'électricité L'électricité est produite dans les grandes et les petites centrales principalement au moyen de générateurs électromécaniques à induction. Il existe plusieurs types de centrales : centrales thermiques, hydroélectriques et nucléaires. Centrales thermiques NPP HPP

Consommation d'électricité Le principal consommateur d'électricité est l'industrie, qui représente environ 70 % de l'électricité produite. Le transport est aussi un grand consommateur. Tout grande quantité voies ferrées à convertir à la traction électrique. Presque tous les villages et villages reçoivent de l'électricité des centrales électriques appartenant à l'État pour les besoins industriels et domestiques. Environ un tiers de l'électricité consommée par l'industrie est utilisée à des fins technologiques (soudure électrique, chauffage électrique et fusion des métaux, électrolyse, etc.).

Transport d'électricité Le transport d'énergie est associé à des pertes importantes : électricité chauffe les fils des lignes électriques. Avec de très longues lignes, la transmission de puissance peut devenir non économique. Étant donné que la puissance actuelle est proportionnelle au produit de l'intensité du courant et de la tension, afin de maintenir la puissance transmise, il est nécessaire d'augmenter la tension dans la ligne de transmission. Par conséquent, des transformateurs élévateurs sont installés dans les grandes centrales électriques. Ils augmentent la tension dans la ligne autant qu'ils réduisent l'intensité du courant. Pour une utilisation directe de l'électricité, des transformateurs abaisseurs sont installés aux extrémités de la ligne. Transformateur élévateur Transformateur abaisseur Transformateur abaisseur Transformateur abaisseur Vers consommateur Générateur 11 kV 110 kV 35 kV 6 kV Ligne de transmission Ligne de transmission Ligne de transmission 35 kV 6 kV 220 V

Utilisation efficaceÉlectricité La demande d'électricité est en constante augmentation. Ce besoin peut être satisfait de deux manières. Le moyen le plus naturel et à première vue le seul moyen est la construction de nouvelles centrales électriques puissantes. Mais les TPP consomment du non renouvelable Ressources naturelles, et causent également de grands dommages à l'équilibre écologique de notre planète. Haute technologie vous permettent de répondre à vos besoins énergétiques d'une manière différente. La priorité devrait être donnée à l'augmentation de l'efficacité de l'utilisation de l'électricité, plutôt qu'à l'augmentation de la capacité des centrales électriques.

abstrait

en physique

sur le thème "Production, transport et utilisation de l'électricité"

Élèves de 11e année A

MOU école numéro 85

Catherine.

Prof:

2003

Plan abstrait.

Introduction.

1. La production d'énergie.

1. types de centrales électriques.

2. sources d'énergie alternatives.

2. Transmission d'électricité.

• transformateurs.

3.

Introduction.

La naissance de l'énergie s'est produite il y a plusieurs millions d'années, lorsque les gens ont appris à utiliser le feu. Le feu leur donnait chaleur et lumière, était une source d'inspiration et d'optimisme, une arme contre les ennemis et les animaux sauvages, un remède, un auxiliaire en agriculture, un conservateur alimentaire, outil technologique etc.

Le beau mythe de Prométhée, qui a donné le feu aux gens, est apparu dans La Grèce ancienne bien plus tard que, dans de nombreuses régions du monde, des méthodes assez sophistiquées de gestion du feu, de sa production et de son extinction, de la conservation du feu et de l'utilisation rationnelle du combustible ont été maîtrisées.

Pendant de nombreuses années, le feu a été entretenu par la combustion de sources d'énergie végétales (bois, arbustes, roseaux, herbe, algues sèches, etc.), puis on a découvert qu'il était possible d'utiliser des substances fossiles pour entretenir le feu : charbon, fioul , schiste, tourbe.

Aujourd'hui, l'énergie reste la principale composante de la vie humaine. Il permet de créer divers matériaux, est l'un des principaux facteurs de développement des nouvelles technologies. En termes simples, sans maîtriser divers types d'énergie, une personne n'est pas capable d'exister pleinement.

La production d'énergie.

Types de centrales électriques.

Centrale thermique (TPP), une centrale électrique qui génère de l'énergie électrique à la suite de la conversion de l'énergie thermique libérée lors de la combustion de combustibles fossiles. Les premières centrales thermiques apparaissent à la fin du XIXe siècle et se généralisent. Au milieu des années 70 du XXe siècle, les centrales thermiques étaient le principal type de centrales électriques.

Dans les centrales thermiques, l'énergie chimique du combustible est convertie d'abord en énergie mécanique puis en énergie électrique. Le combustible d'une telle centrale électrique peut être du charbon, de la tourbe, du gaz, du schiste bitumineux, du mazout.

Les centrales thermiques sont divisées en condensation(IES), conçu pour générer uniquement de l'énergie électrique, et centrales de production combinée de chaleur et d'électricité(CHP), produisant en plus de l'énergie thermique électrique sous forme d'eau chaude et de vapeur. Les grands IES d'importance pour le district sont appelés centrales électriques de district d'État (GRES).

Le diagramme schématique le plus simple d'un IES au charbon est illustré sur la figure. Le charbon est introduit dans le bunker à combustible 1, et de celui-ci - dans l'usine de concassage 2, où il se transforme en poussière. La poussière de charbon pénètre dans le four du générateur de vapeur (chaudière à vapeur) 3, qui comporte un système de tubes dans lequel circule de l'eau chimiquement purifiée, appelée eau d'alimentation. Dans la chaudière, l'eau se réchauffe, s'évapore et la vapeur saturée résultante est portée à une température de 400 à 650 ° C et, sous une pression de 3 à 24 MPa, pénètre dans la turbine à vapeur 4 par la conduite de vapeur. les paramètres dépendent de la puissance des unités.

Les centrales thermiques à condensation ont un faible rendement (30-40%), car la majeure partie de l'énergie est perdue avec les gaz de combustion et l'eau de refroidissement du condenseur. Il est avantageux de construire des IES à proximité immédiate des sites d'extraction de combustible. Dans le même temps, les consommateurs d'électricité peuvent être situés à une distance considérable de la station.

centrale de production combinée de chaleur et d'électricité diffère de la station de condensation par une turbine spéciale de chaleur et d'électricité avec extraction de vapeur installée dessus. Au CHPP, une partie de la vapeur est entièrement utilisée dans la turbine pour produire de l'électricité dans le générateur 5 puis entre dans le condenseur 6, tandis que l'autre partie, qui a une température et une pression élevées, est prélevée à l'étage intermédiaire du turbine et utilisé pour la fourniture de chaleur. La pompe à condensat 7 traverse le désaérateur 8 puis la pompe d'alimentation 9 est introduite dans le générateur de vapeur. La quantité de vapeur extraite dépend des besoins des entreprises en énergie thermique.

L'efficacité de la cogénération atteint 60-70%. Ces stations sont généralement construites à proximité des consommateurs - entreprises industrielles ou zones résidentielles. Le plus souvent, ils travaillent avec du carburant importé.

Nettement moins répandu stations thermales Avec turbine à gaz(GTPS), vapeur-gaz(PGES) et centrales diesel.

Du gaz ou du combustible liquide est brûlé dans la chambre de combustion du GTPP ; les produits de combustion à une température de 750-900 ºС pénètrent dans la turbine à gaz qui fait tourner le générateur électrique. L'efficacité de ces centrales thermiques est généralement de 26 à 28%, la puissance peut atteindre plusieurs centaines de MW . Les GTPP sont généralement utilisés pour couvrir les pics de charge électrique. L'efficacité du SGPP peut atteindre 42 à 43%.

Les plus économiques sont les grandes centrales thermiques à turbine à vapeur (TPP en abrégé). La plupart des centrales thermiques de notre pays utilisent la poussière de charbon comme combustible. Il faut plusieurs centaines de grammes de charbon pour produire 1 kWh d'électricité. Dans une chaudière à vapeur, plus de 90 % de l'énergie dégagée par le combustible est transférée à la vapeur. Dans la turbine, l'énergie cinétique des jets de vapeur est transférée au rotor. L'arbre de la turbine est relié rigidement à l'arbre du générateur.

Les turbines à vapeur modernes pour les centrales thermiques sont des machines très avancées, à grande vitesse et très économiques avec une longue durée de vie. Leur puissance dans une version à arbre unique atteint 1 million 200 000 kW, et ce n'est pas la limite. De telles machines sont toujours à plusieurs étages, c'est-à-dire qu'elles comportent généralement plusieurs dizaines de disques avec des pales de travail et le même nombre, devant chaque disque, de groupes de buses à travers lesquelles s'écoule un jet de vapeur. La pression et la température de la vapeur sont progressivement réduites.

Du cours de la physique, on sait que l'efficacité des moteurs thermiques augmente avec une augmentation de la température initiale du fluide de travail. Par conséquent, la vapeur entrant dans la turbine est portée à des paramètres élevés: la température atteint presque 550 ° C et la pression atteint 25 MPa. L'efficacité du TPP atteint 40%. La majeure partie de l'énergie est perdue avec la vapeur d'échappement chaude.

Centrale hydroélectrique (HPP), un complexe de structures et d'équipements à travers lequel l'énergie de l'écoulement de l'eau est convertie en énergie électrique. HPP se compose d'un circuit en série ouvrages hydrauliques, fournissant la concentration nécessaire du débit d'eau et la création de pression, et des équipements électriques qui convertissent l'énergie de l'eau se déplaçant sous pression en énergie mécanique de rotation, qui, à son tour, est convertie en énergie électrique.

La tête de la centrale hydroélectrique est créée par la concentration de la chute de la rivière dans la section utilisée par le barrage, ou dérivation, ou barrage et dérivation ensemble. Les principaux équipements de puissance de la HPP sont situés dans le bâtiment HPP : dans la salle des machines de la centrale - unités hydrauliques,équipements auxiliaires, dispositifs de commande et de surveillance automatiques ; dans le poste de contrôle central - la console opérateur-répartiteur ou exploitant de centrale hydroélectrique. Booster poste de transformation situés à la fois à l'intérieur du bâtiment de la centrale et dans des bâtiments séparés ou dans des zones ouvertes. Dispositifs de distribution souvent situé dans un espace ouvert. Le bâtiment de la centrale électrique peut être divisé en sections avec une ou plusieurs unités et équipements auxiliaires, séparés des parties adjacentes du bâtiment. Un site de montage est créé au niveau du bâtiment de la CHE ou à l'intérieur de celui-ci pour le montage et la réparation de divers équipements et pour les opérations auxiliaires de maintenance de la CHE.

Par capacité installée(dans MW) distinguer les centrales hydroélectriques puissant(rue 250), moyen(jusqu'à 25) et petit(jusqu'à 5). La puissance de la centrale hydroélectrique dépend de la pression (différence entre les niveaux de l'amont et de l'aval ), le débit d'eau utilisé dans les turbines hydrauliques et l'efficacité de l'unité hydraulique. Pour un certain nombre de raisons (dues, par exemple, aux changements saisonniers du niveau d'eau dans les réservoirs, à la variabilité de la charge du système électrique, à la réparation d'unités hydroélectriques ou d'ouvrages hydrauliques, etc.), la pression et le débit de l'eau sont constamment changeant, et, en plus, le débit change lors de la régulation de la puissance de la HPP. Il existe des cycles annuels, hebdomadaires et quotidiens du mode de fonctionnement HPP.

Selon la pression maximale utilisée, les HPP sont divisés en haute pression(plus de 60 m), moyenne pression(de 25 à 60 m) et basse pression(du 3 au 25 m). Sur les rivières plates, la pression dépasse rarement 100 moi, en conditions montagneuses, à travers le barrage, il est possible de créer des pressions jusqu'à 300 m et plus, et avec l'aide de la dérivation - jusqu'à 1500 M. La subdivision de la centrale hydroélectrique selon la pression utilisée est approximative, conditionnelle.

Selon le schéma d'utilisation des ressources en eau et la concentration de la pression, les centrales hydroélectriques sont généralement divisées en canaliser, près du barrage, dérivation avec dérivation sous pression et sans pression, stockage mixte, pompé et marée.

Dans les centrales hydroélectriques au fil de l'eau et à proximité d'un barrage, la pression de l'eau est créée par un barrage qui bloque la rivière et élève le niveau d'eau en amont. Dans le même temps, certaines inondations de la vallée fluviale sont inévitables. Les centrales hydroélectriques au fil de l'eau et à proximité de barrages sont construites à la fois sur des rivières basses à hautes eaux et sur des rivières de montagne, dans d'étroites vallées comprimées. Les centrales hydroélectriques au fil de l'eau sont caractérisées par des chutes allant jusqu'à 30-40 M.

À des pressions plus élevées, il s'avère peu pratique de transférer la pression hydrostatique de l'eau au bâtiment de la centrale électrique. Dans ce cas, le type endiguer La centrale hydroélectrique, dans laquelle le front de pression est bloqué par un barrage sur toute sa longueur, et le bâtiment de la centrale hydroélectrique est situé derrière le barrage, jouxte l'aval.

Un autre type de mise en page près du barrage La centrale hydroélectrique correspond à des conditions montagneuses avec des débits fluviaux relativement faibles.

À dérivationnel La concentration hydroélectrique de la chute du fleuve est créée par dérivation ; l'eau au début de la section utilisée de la rivière est détournée du canal de la rivière par un conduit, avec une pente nettement inférieure à la pente moyenne de la rivière dans cette section et avec un redressement des courbes et virages du canal. La fin de la dérivation est amenée à l'emplacement du bâtiment HPP. Les eaux usées sont soit renvoyées à la rivière, soit acheminées vers la prochaine centrale hydroélectrique de dérivation. La dérivation est bénéfique lorsque la pente de la rivière est élevée.

Une place particulière parmi les HPP est occupée par centrales à accumulation par pompage(PSPP) et centrales marémotrices(PES). La construction d'une centrale électrique à accumulation par pompage est due à la demande croissante de puissance de pointe dans les grands systèmes énergétiques, qui détermine la capacité de production nécessaire pour couvrir les charges de pointe. La capacité de la centrale à accumulation par pompage à accumuler de l'énergie repose sur le fait que l'énergie électrique disponible dans le système électrique pendant un certain temps est utilisée par les unités de stockage par pompage qui, fonctionnant en mode pompe, pompent l'eau de le réservoir dans la piscine de stockage supérieure. Lors des pics de charge, l'énergie accumulée retourne au système électrique (l'eau de la piscine supérieure entre conduite forcée et fait tourner les unités hydrauliques fonctionnant en mode générateur de courant).

Les PSE convertissent l'énergie des marées marines en énergie électrique. L'énergie électrique des centrales hydroélectriques marémotrices, en raison de certaines caractéristiques liées à la nature périodique des marées, ne peut être utilisée dans les systèmes électriques qu'en conjonction avec l'énergie des centrales de régulation, qui compensent les pannes de courant des centrales marémotrices pendant la jour ou mois.

La caractéristique la plus importante des ressources hydroélectriques par rapport aux ressources en carburant et en énergie est leur renouvellement continu. Le manque de besoin de combustible pour les centrales hydroélectriques détermine le faible coût de l'électricité produite aux centrales hydroélectriques. Ainsi, la construction de centrales hydroélectriques, malgré des investissements importants et spécifiques en capital par 1 kW la capacité installée et la longue durée de construction, étaient et sont d'une grande importance, en particulier lorsqu'elles sont associées à la localisation d'industries électro-intensives.

Centrale nucléaire (NPP), une centrale électrique dans laquelle l'énergie atomique (nucléaire) est convertie en énergie électrique. Le groupe électrogène d'une centrale nucléaire est un réacteur nucléaire. La chaleur qui est libérée dans le réacteur à la suite d'une réaction en chaîne de fission nucléaire de certains éléments lourds, puis, tout comme dans les centrales thermiques conventionnelles (TPP), est convertie en électricité. Contrairement aux centrales thermiques fonctionnant avec des combustibles fossiles, les centrales nucléaires fonctionnent avec combustible nucléaire(basé sur 233 U, 235 U, 239 Pu). Il a été établi que les ressources énergétiques mondiales en combustible nucléaire (uranium, plutonium, etc.) dépassent largement les ressources énergétiques des réserves naturelles en combustible organique (pétrole, charbon, gaz naturel, etc.). Cela ouvre de larges perspectives pour répondre à la croissance rapide de la demande de carburant. De plus, il faut tenir compte de la consommation toujours croissante de charbon et de pétrole à des fins technologiques de l'industrie chimique mondiale, qui devient un concurrent sérieux des centrales thermiques. Malgré la découverte de nouveaux gisements de combustible organique et l'amélioration des méthodes pour son extraction, le monde tend à augmenter relativement son coût. Cela crée les conditions les plus difficiles pour les pays disposant de réserves limitées de combustibles fossiles. La nécessité d'un développement rapide de l'énergie nucléaire, qui occupe déjà une place prépondérante dans le bilan énergétique d'un certain nombre de pays industriels du monde, est évidente.

Schéma de principe d'une centrale nucléaire avec réacteur nucléaire, ayant un refroidissement par eau, est représenté sur la fig. 2. Chaleur générée dans cœur réacteur liquide de refroidissement, est aspirée par l'eau du 1er circuit, qui est pompée à travers le réacteur par une pompe de circulation. L'eau chauffée du réacteur entre dans l'échangeur de chaleur (générateur de vapeur) 3, où il transfère la chaleur reçue dans le réacteur à l'eau du 2ème circuit. L'eau du 2ème circuit s'évapore dans le générateur de vapeur, et de la vapeur se forme, qui entre ensuite dans la turbine 4.

Le plus souvent, 4 types de réacteurs à neutrons thermiques sont utilisés dans les centrales nucléaires :

1) eau-eau avec de l'eau ordinaire comme modérateur et liquide de refroidissement;

2) eau-graphite avec eau de refroidissement et modérateur en graphite ;

3) eau lourde avec eau de refroidissement et eau lourde comme modérateur ;

4) graffito - gaz avec un réfrigérant gazeux et un modérateur en graphite.

Le choix du type de réacteur principalement utilisé est déterminé principalement par l'expérience accumulée dans le réacteur porteur, ainsi que par la disponibilité de l'équipement industriel nécessaire, des matières premières, etc.

Le réacteur et ses systèmes de support comprennent : le réacteur lui-même avec des protection , échangeurs de chaleur, pompes ou installations de soufflage de gaz qui font circuler le fluide caloporteur, canalisations et raccords pour la circulation du circuit, dispositifs de rechargement du combustible nucléaire, systèmes de ventilation spéciale, refroidissement d'urgence, etc.

Pour protéger le personnel des centrales nucléaires contre l'exposition aux rayonnements, le réacteur est entouré d'une protection biologique, dont les principaux matériaux sont le béton, l'eau et le sable serpentin. L'équipement du circuit du réacteur doit être complètement étanche. Un système est prévu pour surveiller les lieux d'éventuelles fuites de liquide de refroidissement, des mesures sont prises pour que l'apparition de fuites et de ruptures dans le circuit n'entraîne pas d'émissions radioactives et de pollution des locaux de la centrale nucléaire et des environs. L'air radioactif et une petite quantité de vapeur de liquide de refroidissement, en raison de la présence de fuites du circuit, sont évacués des locaux non surveillés de la centrale nucléaire système spécial ventilation, dans laquelle, pour exclure la possibilité de pollution de l'air, des filtres de nettoyage et des supports de gaz de retenue sont fournis. Le service de contrôle dosimétrique contrôle le respect des règles de radioprotection par le personnel des centrales nucléaires.

Les centrales nucléaires, qui sont les plus aspect moderne les centrales électriques présentent un certain nombre d'avantages significatifs par rapport aux autres types de centrales électriques : dans des conditions de fonctionnement normales, elles ne polluent absolument pas environnement, ne nécessitent pas de liaison à la source des matières premières et, par conséquent, peuvent être placés presque n'importe où. Les nouvelles unités de puissance ont une capacité de presque pouvoir égal HPP moyenne, cependant, le facteur d'utilisation de la capacité installée des centrales nucléaires (80 %) dépasse largement celui des HPP ou des TPP.

Les centrales nucléaires ne présentent pratiquement aucun inconvénient majeur dans des conditions de fonctionnement normales. Cependant, on ne peut manquer de remarquer le danger des centrales nucléaires dans d'éventuelles circonstances de force majeure: tremblements de terre, ouragans, etc. - ici, les anciens modèles d'unités de puissance présentent un danger potentiel de contamination radioactive des territoires en raison d'une surchauffe incontrôlée du réacteur.

Sources d'énergie alternatives.

Énergie du soleil.

Récemment, l'intérêt pour le problème de l'utilisation de l'énergie solaire a considérablement augmenté, car le potentiel énergétique basé sur l'utilisation du rayonnement solaire direct est extrêmement élevé.

Le collecteur de rayonnement solaire le plus simple est une feuille de métal noirci (généralement en aluminium), à l'intérieur de laquelle se trouvent des tuyaux dans lesquels circule un liquide. Chauffé par l'énergie solaire absorbée par le collecteur, le liquide est fourni pour une utilisation directe.

L'énergie solaire est l'un des types de production d'énergie les plus gourmands en matériaux. L'utilisation à grande échelle de l'énergie solaire entraîne une augmentation gigantesque des besoins en matériaux, et, par conséquent, en ressources de main-d'œuvre pour l'extraction des matières premières, leur enrichissement, la production de matériaux, la fabrication d'héliostats, de capteurs, d'autres équipements, et leur transport.

Jusqu'à présent, l'énergie électrique générée par les rayons solaires est beaucoup plus chère que celle obtenue par les méthodes traditionnelles. Les scientifiques espèrent que les expériences qu'ils réaliseront dans les installations et les stations expérimentales aideront à résoudre des problèmes non seulement techniques mais aussi économiques.

l'énergie éolienne.

L'énergie des masses d'air en mouvement est énorme. Les réserves d'énergie éolienne sont plus de cent fois supérieures aux réserves d'hydroélectricité de tous les fleuves de la planète. Les vents soufflent constamment et partout sur terre. Les conditions climatiques permettent le développement de l'énergie éolienne sur un vaste territoire.

Mais aujourd'hui, les moteurs éoliens ne couvrent qu'un millième des besoins énergétiques mondiaux. C'est pourquoi la conception de l'éolienne, cœur de toute centrale éolienne, implique les constructeurs d'avions qui sont en mesure de choisir le profil de pale le plus approprié et de l'étudier en soufflerie. Grâce aux efforts des scientifiques et des ingénieurs, une grande variété de conceptions d'éoliennes modernes ont été créées.

L'énergie terrestre.

Depuis l'Antiquité, les gens connaissent les manifestations élémentaires de l'énergie gigantesque qui se cachent dans les profondeurs le globe. La mémoire de l'humanité conserve des légendes sur les éruptions volcaniques catastrophiques qui ont coûté la vie à des millions de personnes et ont modifié de manière méconnaissable l'apparence de nombreux endroits sur Terre. La puissance de l'éruption d'un volcan même relativement petit est colossale, elle dépasse plusieurs fois la puissance des plus grandes centrales électriques créées par des mains humaines. Certes, il n'est pas nécessaire de parler de l'utilisation directe de l'énergie des éruptions volcaniques, jusqu'à présent, les gens n'ont pas la possibilité de freiner cet élément récalcitrant.

L'énergie de la Terre convient non seulement au chauffage des locaux, comme c'est le cas en Islande, mais aussi à la production d'électricité. Les centrales électriques utilisant des sources souterraines chaudes fonctionnent depuis longtemps. La première centrale de ce type, encore assez peu puissante, a été construite en 1904 dans la petite ville italienne de Larderello. Peu à peu, la capacité de la centrale électrique a augmenté, de plus en plus de nouvelles unités sont entrées en service, de nouvelles sources d'eau chaude ont été utilisées et aujourd'hui, la puissance de la centrale a déjà atteint une valeur impressionnante de 360 ​​000 kilowatts.

Transmission d'électricité.

Transformateurs.

Vous avez acheté un réfrigérateur ZIL. Le vendeur vous a prévenu que le réfrigérateur est conçu pour une tension secteur de 220 V. Et chez vous la tension secteur est de 127 V. Une impasse ? Pas du tout. Faut juste faire supplément et acheter un transformateur.

Transformateur- un appareil très simple qui permet à la fois d'augmenter et de diminuer la tension. La conversion en courant alternatif est effectuée à l'aide de transformateurs. Pour la première fois, des transformateurs ont été utilisés en 1878 par le scientifique russe P.N. Yablochkov pour alimenter les "bougies électriques" qu'il a inventées, une nouvelle source de lumière à l'époque. L'idée de P. N. Yablochkov a été développée par I. F. Usagin, un employé de l'Université de Moscou, qui a conçu des transformateurs améliorés.

Le transformateur est constitué d'un noyau de fer fermé, sur lequel sont placées deux bobines (parfois plus) avec des enroulements de fil (Fig. 1). L'un des enroulements, appelé primaire, est connecté à une source de tension alternative. Le deuxième enroulement, auquel la "charge" est connectée, c'est-à-dire les appareils et les appareils qui consomment de l'électricité, est appelé secondaire.

L'action du transformateur est basée sur le phénomène d'induction électromagnétique. Lorsqu'un courant alternatif traverse l'enroulement primaire, un flux magnétique alternatif apparaît dans le noyau de fer, ce qui excite l'induction EMF dans chaque enroulement. De plus, la valeur instantanée de la fem d'induction edans toute spire de l'enroulement primaire ou secondaire selon la loi de Faraday est déterminée par la formule :

e = -Δ F/Δ t

Si un F= Ф 0 сosωt, alors

e = ω Ф 0péchéω t, ou

é =E 0 péchéω t ,

où E 0 \u003d ω Ф 0 - l'amplitude de l'EMF en un tour.

Dans l'enroulement primaire, qui a page 1 tours, induction totale emf e 1 est égal à n 1 e.

Il y a une FEM totale dans l'enroulement secondaire. e 2 est égal à n 2 e, où page 2 est le nombre de tours de cet enroulement.

D'où il suit que

e 1 e 2 \u003d n 1 n 2. (1)

Somme de tension tu 1 , appliqué à l'enroulement primaire, et la FEM e 1 doit être égal à la chute de tension dans l'enroulement primaire :

tu 1 + e 1 = je 1 R 1 , où R 1 est la résistance active de l'enroulement, et je 1 est le courant en elle. Cette équation découle directement de l'équation générale. Habituellement, la résistance active de l'enroulement est faible et un membre je 1 R 1 peut être négligé. C'est pourquoi

toi 1 ≈ - e 1. (2)

Lorsque l'enroulement secondaire du transformateur est ouvert, le courant n'y circule pas et la relation a lieu:

tu 2 ≈ - e 2 . (3)

Puisque les valeurs instantanées de la fem e 1 et e 2 changement de phase, alors leur rapport dans la formule (1) peut être remplacé par le rapport des valeurs efficaces E 1 etE 2 ces EMF ou, en tenant compte des égalités (2) et (3), le rapport des valeurs de tension efficaces U 1 et toi 2 .

tu 1 /U 2 = E 1 / E 2 = n 1 / n 2 = k. (4)

Évaluer k appelé rapport de transformation. Si k>1, alors le transformateur est abaisseur, avec k<1 - en augmentant.

Lorsque le circuit de l'enroulement secondaire est fermé, le courant y circule. Ensuite la relation tu 2 ≈ - e 2 n'est plus satisfaite exactement, et, par conséquent, le lien entre U 1 et toi 2 devient plus complexe que dans l'équation (4).

Selon la loi de conservation de l'énergie, la puissance dans le circuit primaire doit être égale à la puissance dans le circuit secondaire :

tu 1 je 1 = tu 2 je 2, (5)

où je 1 et je 2 - valeurs efficaces de la force dans les enroulements primaire et secondaire.

D'où il suit que

tu 1 /U 2 = je 1 / je 2 . (6)

Cela signifie qu'en augmentant plusieurs fois la tension à l'aide d'un transformateur, nous réduisons le courant de la même quantité (et vice versa).

En raison des pertes d'énergie inévitables pour la génération de chaleur dans les enroulements et le noyau de fer, les équations (5) et (6) sont approximativement remplies. Cependant, dans les transformateurs modernes de haute puissance, les pertes totales ne dépassent pas 2 à 3%.

Dans la pratique quotidienne, vous avez souvent affaire à des transformateurs. En plus de ces transformateurs que nous utilisons, bon gré mal gré, du fait que les appareils industriels sont conçus pour une tension et qu'un autre est utilisé dans le réseau de la ville, à côté d'eux, nous devons faire face à des bobines de voiture. La bobine est un transformateur élévateur. Pour créer une étincelle qui enflamme le mélange de travail, une haute tension est nécessaire, que nous obtenons de la batterie de la voiture, après avoir d'abord transformé le courant continu de la batterie en courant alternatif à l'aide d'un disjoncteur. Il est facile de voir que, jusqu'à la perte d'énergie utilisée pour chauffer le transformateur, lorsque la tension augmente, le courant diminue, et vice versa.

Les machines à souder nécessitent des transformateurs abaisseurs. Le soudage nécessite des courants très élevés et le transformateur de la machine à souder n'a qu'un seul tour de sortie.

Vous avez probablement remarqué que le noyau du transformateur est constitué de fines feuilles d'acier. Ceci est fait afin de ne pas perdre d'énergie lors de la conversion de tension. Dans les matériaux en feuille, les courants de Foucault joueront un rôle moindre que dans les matériaux solides.

Chez vous, vous avez affaire à de petits transformateurs. Quant aux transformateurs puissants, ce sont d'énormes structures. Dans ces cas, le noyau avec les enroulements est placé dans un réservoir rempli d'huile de refroidissement.

Transport d'électricité

Les consommateurs d'électricité sont partout. Il est produit dans relativement peu d'endroits à proximité de sources de carburant et de ressources en eau. Dès lors, il devient nécessaire de transporter de l'électricité sur des distances atteignant parfois des centaines de kilomètres.

Mais le transport d'électricité sur de longues distances est associé à des pertes importantes. Le fait est que, traversant les lignes électriques, le courant les chauffe. Conformément à la loi Joule-Lenz, l'énergie dépensée pour chauffer les fils de la ligne est déterminée par la formule

où R est la résistance de ligne. Avec une longue ligne, la transmission de puissance peut devenir généralement non économique. Pour réduire les pertes, vous pouvez bien sûr suivre le chemin de la réduction de la résistance R de la ligne en augmentant la section transversale des fils. Mais pour réduire R, par exemple, d'un facteur 100, il faut aussi augmenter la masse du fil d'un facteur 100. Il est clair qu'une telle dépense importante de métaux non ferreux coûteux ne peut être autorisée, sans parler des difficultés de fixation de fils lourds sur de hauts mâts, etc. Par conséquent, les pertes d'énergie dans la ligne sont réduites d'une autre manière : en réduisant le courant dans la ligne. Par exemple, une diminution du courant d'un facteur 10 réduit de 100 fois la quantité de chaleur dégagée dans les conducteurs, c'est-à-dire que le même effet est obtenu à partir d'une pondération centuple du fil.

Étant donné que la puissance actuelle est proportionnelle au produit de l'intensité du courant et de la tension, afin de maintenir la puissance transmise, il est nécessaire d'augmenter la tension dans la ligne de transmission. De plus, plus la ligne de transmission est longue, plus il est rentable d'utiliser une tension plus élevée. Ainsi, par exemple, dans la ligne de transmission à haute tension Volzhskaya HPP - Moscou, une tension de 500 kV est utilisée. Pendant ce temps, les générateurs de courant alternatif sont construits pour des tensions ne dépassant pas 16-20 kV, car une tension plus élevée nécessiterait l'adoption de mesures spéciales plus complexes pour isoler les enroulements et d'autres parties des générateurs.

Par conséquent, des transformateurs élévateurs sont installés dans les grandes centrales électriques. Le transformateur augmente la tension dans la ligne autant qu'il réduit le courant. La perte de puissance dans ce cas est faible.

Pour l'utilisation directe de l'électricité dans les moteurs de l'entraînement électrique des machines-outils, dans le réseau d'éclairage et à d'autres fins, la tension aux extrémités de la ligne doit être réduite. Ceci est réalisé à l'aide de transformateurs abaisseurs. De plus, une diminution de la tension et, par conséquent, une augmentation de l'intensité du courant se produisent généralement en plusieurs étapes. A chaque étape, la tension diminue et la zone couverte par le réseau électrique s'élargit. Le schéma de transport et de distribution de l'électricité est illustré sur la figure.

Les centrales électriques dans un certain nombre de régions du pays sont reliées par des lignes de transport à haute tension, formant un réseau électrique commun auquel les consommateurs sont connectés. Une telle association s'appelle un système de puissance. Le système électrique assure l'approvisionnement ininterrompu en énergie des consommateurs, quel que soit leur emplacement.

L'utilisation de l'électricité.

L'utilisation de l'énergie électrique dans divers domaines scientifiques.

Le XXe siècle est devenu un siècle où la science envahit toutes les sphères de la société : économie, politique, culture, éducation, etc. Naturellement, la science affecte directement le développement de l'énergie et la portée de l'électricité. D'une part, la science contribue à élargir le champ de l'énergie électrique et augmente ainsi sa consommation, mais d'autre part, à une époque où l'utilisation illimitée de ressources énergétiques non renouvelables constitue un danger pour les générations futures, le développement des technologies d'économie d'énergie et leur mise en œuvre dans la vie deviennent une tâche scientifique urgente.

Considérons ces questions sur des exemples concrets. Environ 80% de la croissance du PIB (produit intérieur brut) dans les pays développés est réalisée grâce à l'innovation technique, dont la plupart est liée à l'utilisation de l'électricité. Tout ce qui est nouveau dans l'industrie, l'agriculture et la vie quotidienne nous vient grâce aux nouveaux développements dans diverses branches de la science.

Désormais, ils sont utilisés dans tous les domaines de l'activité humaine: pour enregistrer et stocker des informations, créer des archives, préparer et éditer des textes, effectuer des travaux de dessin et de graphisme, automatiser la production et l'agriculture. L'électronisation et l'automatisation de la production sont les conséquences les plus importantes de la "seconde révolution industrielle" ou "microélectronique" dans les économies des pays développés. Le développement de l'automatisation intégrée est directement lié à la microélectronique, dont une étape qualitativement nouvelle a commencé après l'invention en 1971 du microprocesseur - un dispositif logique microélectronique intégré à divers appareils pour contrôler leur fonctionnement.

Les microprocesseurs ont accéléré la croissance de la robotique. La plupart des robots utilisés aujourd'hui appartiennent à la soi-disant première génération et sont utilisés dans le soudage, le découpage, l'emboutissage, le revêtement, etc. Les robots de deuxième génération qui les remplacent sont équipés de dispositifs de reconnaissance de l'environnement. Et les robots - les "intellectuels" de la troisième génération vont "voir", "sentir", "entendre". Les scientifiques et les ingénieurs parmi les domaines d'application les plus prioritaires des robots citent l'énergie nucléaire, l'exploration spatiale, les transports, le commerce, l'entreposage, les soins médicaux, le traitement des déchets, la valorisation des richesses des fonds marins. La majorité des robots fonctionnent à l'énergie électrique, mais l'augmentation de la consommation d'électricité des robots est compensée par la réduction des coûts énergétiques dans de nombreux processus de fabrication à forte intensité énergétique grâce à l'introduction de méthodes plus intelligentes et de nouveaux processus technologiques économes en énergie.

Mais revenons à la science. Tous les nouveaux développements théoriques sont vérifiés expérimentalement après des calculs informatiques. Et, en règle générale, à ce stade, la recherche est effectuée à l'aide de mesures physiques, d'analyses chimiques, etc. Ici, les outils de recherche scientifique sont divers - de nombreux instruments de mesure, accélérateurs, microscopes électroniques, tomographes à résonance magnétique, etc. La plupart de ces instruments de science expérimentale fonctionnent à l'énergie électrique.

La science dans le domaine des communications et des communications se développe très rapidement. La communication par satellite est utilisée non seulement comme moyen de communication internationale, mais aussi dans la vie quotidienne - les antennes paraboliques ne sont pas rares dans notre ville. Les nouveaux moyens de communication, tels que la technologie de la fibre, peuvent réduire considérablement la perte d'électricité lors du processus de transmission des signaux sur de longues distances.

La science et la sphère du management ne sont pas passées à côté. Au fur et à mesure que la révolution scientifique et technologique se développe, que les sphères de production et de non-production de l'activité humaine s'étendent, la gestion commence à jouer un rôle de plus en plus important dans l'amélioration de leur efficacité. D'une forme d'art, jusqu'à récemment basée sur l'expérience et l'intuition, la gestion est aujourd'hui devenue une science. La science de la gestion, les lois générales de réception, de stockage, de transmission et de traitement de l'information s'appelle la cybernétique. Ce terme vient des mots grecs "timonier", "timonier". On le trouve dans les écrits des philosophes grecs anciens. Cependant, sa nouvelle naissance a effectivement eu lieu en 1948, après la publication du livre "Cybernetics" du scientifique américain Norbert Wiener.

Avant le début de la révolution "cybernétique", il n'y avait que l'informatique papier, dont le principal moyen de perception était le cerveau humain, et qui n'utilisait pas l'électricité. La révolution "cybernétique" a donné naissance à une informatique-machine fondamentalement différente, correspondant à des flux d'informations gigantesquement accrus, dont la source d'énergie est l'électricité. Des moyens complètement nouveaux d'obtenir des informations, leur accumulation, leur traitement et leur transmission ont été créés, qui forment ensemble une structure d'information complexe. Il comprend des systèmes de contrôle automatisés (systèmes de contrôle automatisés), des banques de données d'informations, des bases d'informations automatisées, des centres informatiques, des terminaux vidéo, des photocopieurs et des télégraphes, des systèmes d'information nationaux, des systèmes de communication par satellite et à fibre optique à haut débit - tout cela a élargi de manière illimitée le portée de l'utilisation de l'électricité.

De nombreux scientifiques pensent qu'il s'agit dans ce cas d'une nouvelle civilisation « de l'information », remplaçant l'organisation traditionnelle d'une société de type industriel. Cette spécialisation se caractérise par les caractéristiques importantes suivantes :

· généralisation de l'utilisation des technologies de l'information dans la production matérielle et immatérielle, dans le domaine de la science, de l'éducation, de la santé, etc. ;

la présence d'un vaste réseau de diverses banques de données, y compris à usage public;

transformation de l'information en l'un des facteurs les plus importants du développement économique, national et personnel;

libre circulation de l'information dans la société.

Une telle transition d'une société industrielle à une "civilisation de l'information" est devenue possible en grande partie grâce au développement de l'énergie et à la fourniture d'un type d'énergie pratique à transmettre et à utiliser - l'énergie électrique.

L'électricité en production.

La société moderne ne peut se concevoir sans l'électrification des activités de production. Déjà à la fin des années 1980, plus d'1/3 de toute la consommation d'énergie dans le monde était réalisée sous forme d'énergie électrique. Au début du siècle prochain, cette proportion pourrait passer à 1/2. Une telle augmentation de la consommation d'électricité est principalement associée à une augmentation de sa consommation dans l'industrie. La majeure partie des entreprises industrielles travaille à l'énergie électrique. Une forte consommation d'électricité est typique des industries à forte intensité énergétique telles que la métallurgie, l'aluminium et les industries mécaniques.

Électricité dans la maison.

L'électricité au quotidien est un assistant indispensable. Chaque jour, nous y sommes confrontés et, probablement, nous ne pouvons plus imaginer notre vie sans lui. Rappelez-vous la dernière fois que vous avez éteint la lumière, c'est-à-dire que votre maison n'a pas reçu d'électricité, rappelez-vous comment vous avez juré que vous n'aviez le temps de rien et que vous aviez besoin de lumière, vous aviez besoin d'une télévision, d'une bouilloire et d'un tas d'autres appareils électriques. Après tout, si nous sommes sans énergie pour toujours, nous retournerons simplement à ces temps anciens où la nourriture était cuite sur un feu et vivait dans des wigwams froids.

L'importance de l'électricité dans notre vie peut être couverte par un poème entier, elle est si importante dans notre vie et nous y sommes tellement habitués. Bien que nous ne remarquions plus qu'elle vient chez nous, mais quand elle est éteinte, cela devient très inconfortable.

Appréciez l'électricité !

Bibliographie.

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4. Koltun M. Monde de la physique. Moscou.

5. Sources d'énergie. Faits, problèmes, solutions. Moscou : Science et technologie.

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7. Yudasin L.S. Energy : problèmes et espoirs. Moscou : Lumières.

8. Podgorny A.N. L'énergie hydrogène. Moscou : Nauka.

Catégorie K : Travaux d'installation électrique

Production d'énergie électrique

L'énergie électrique (électricité) est la forme d'énergie la plus avancée et est utilisée dans toutes les sphères et branches de la production matérielle. Ses avantages incluent la possibilité de transmission sur de longues distances et la conversion en d'autres types d'énergie (mécanique, thermique, chimique, lumineuse, etc.).

L'énergie électrique est générée dans des entreprises spéciales - des centrales électriques qui convertissent d'autres types d'énergie en énergie électrique: chimique, combustible, hydraulique, éolienne, solaire, nucléaire.

La capacité de transmettre l'électricité sur de longues distances permet de construire des centrales électriques à proximité des emplacements de carburant ou sur des rivières à hautes eaux, ce qui est plus économique que de transporter de grandes quantités de carburant vers des centrales électriques situées à proximité des consommateurs d'électricité.

Selon le type d'énergie utilisée, il existe des centrales thermiques, hydrauliques, nucléaires. Les centrales électriques qui utilisent l'énergie éolienne et la chaleur du soleil sont encore des sources d'électricité de faible puissance qui n'ont pas d'importance industrielle.

Les centrales thermiques utilisent l'énergie thermique obtenue en brûlant des combustibles solides (charbon, tourbe, schiste bitumineux), liquides (fioul) et gazeux (gaz naturel, et gaz de haut-fourneau et de cokerie) dans des fours de chaudières.

L'énergie thermique est convertie en énergie mécanique par la rotation de la turbine, qui est convertie en énergie électrique dans un générateur relié à la turbine. Le générateur devient une source d'électricité. Les centrales thermiques se distinguent par le type de moteur primaire : turbine à vapeur, machine à vapeur, moteur à combustion interne, locomobile, turbine à gaz. De plus, les centrales électriques à turbine à vapeur sont divisées en condensation et cogénération. Les stations de condensation alimentent les consommateurs uniquement en énergie électrique. La vapeur d'échappement passe par un cycle de refroidissement et, se transformant en condensat, est à nouveau introduite dans la chaudière.

L'approvisionnement des consommateurs en énergie thermique et électrique est assuré par des centrales de chauffage, appelées centrales de cogénération (CHP). Dans ces centrales, l'énergie thermique n'est que partiellement convertie en énergie électrique et sert principalement à approvisionner en vapeur et en eau chaude les entreprises industrielles et autres consommateurs situés à proximité immédiate des centrales électriques.

Les centrales hydroélectriques (CHP) sont construites sur les rivières, qui sont une source d'énergie inépuisable pour les centrales électriques. Ils coulent des hautes terres vers les basses terres et sont donc capables d'effectuer des travaux mécaniques. Les centrales hydroélectriques sont construites sur les rivières de montagne en utilisant la pression naturelle de l'eau. Sur les rivières plates, la pression est créée artificiellement par la construction de barrages, en raison de la différence de niveaux d'eau de part et d'autre du barrage. Les turbines hydrauliques sont les principaux moteurs des centrales hydroélectriques, dans lesquelles l'énergie du débit d'eau est convertie en énergie mécanique.

L'eau fait tourner la roue de l'hydroturbine et du générateur, tandis que l'énergie mécanique de l'hydroturbine est convertie en énergie électrique générée par le générateur. La construction d'une centrale hydroélectrique, en plus de la tâche de produire de l'électricité, résout également un ensemble d'autres tâches d'importance économique nationale - améliorer la navigation des rivières, irriguer et arroser les terres arides, améliorer l'approvisionnement en eau des villes et des entreprises industrielles.

Les centrales nucléaires (CNP) sont classées comme des centrales thermiques à turbine à vapeur qui ne fonctionnent pas avec des combustibles fossiles, mais utilisent comme source d'énergie la chaleur obtenue lors du processus de fission nucléaire d'atomes de combustible nucléaire (combustible) - uranium ou plutonium. Dans les centrales nucléaires, le rôle des chaudières est assuré par les réacteurs nucléaires et les générateurs de vapeur.

L'alimentation électrique des consommateurs s'effectue principalement à partir de réseaux électriques regroupant plusieurs centrales. Le fonctionnement en parallèle des centrales électriques sur un réseau électrique commun assure une répartition rationnelle de la charge entre les centrales, la production d'électricité la plus économique, une meilleure utilisation de la capacité installée des centrales, augmentant la fiabilité de l'alimentation électrique des consommateurs et leur fournissant de l'électricité avec indicateurs de qualité normaux en termes de fréquence et de tension.

Le besoin d'unification est causé par la charge inégale des centrales électriques. La demande d'électricité des consommateurs change considérablement non seulement pendant la journée, mais aussi à différents moments de l'année. En hiver, la consommation d'électricité pour l'éclairage augmente. Dans l'agriculture, l'électricité est nécessaire en grande quantité en été pour les travaux des champs et l'irrigation.

La différence de degré de charge des stations est particulièrement notable avec une distance importante entre les zones de consommation d'électricité les unes des autres dans le sens d'est en ouest, ce qui s'explique par la différence de moment du début des heures du matin et les maxima de charge du soir. Afin d'assurer la fiabilité de l'alimentation électrique des consommateurs et de mieux utiliser la puissance des centrales électriques fonctionnant selon différents modes, elles sont combinées en systèmes énergétiques ou électriques utilisant des réseaux électriques à haute tension.

L'ensemble des centrales électriques, des lignes électriques et des réseaux de chaleur, ainsi que des récepteurs d'énergie électrique et thermique, reliés en un tout par la communauté du régime et la continuité du processus de production et de consommation d'énergie électrique et thermique, est appelé le système énergétique (système énergétique). Le système électrique, composé de sous-stations et de lignes de transmission de différentes tensions, fait partie du système électrique.

Les systèmes énergétiques des régions individuelles, à leur tour, sont interconnectés pour un fonctionnement parallèle et forment de grands systèmes, par exemple, le système énergétique unifié (UES) de la partie européenne de l'URSS, les systèmes unifiés de la Sibérie, du Kazakhstan, de l'Asie centrale, etc. .

Les centrales de production combinée de chaleur et d'électricité et les centrales électriques d'usine sont généralement connectées au réseau électrique du système électrique le plus proche via des lignes de tension de générateur de 6 et 10 kV ou des lignes de tension plus élevées (35 kV et plus) via des sous-stations de transformation. Le transport de l'énergie produite par les puissantes centrales électriques régionales vers le réseau électrique pour l'alimentation des consommateurs s'effectue via des lignes à haute tension (110 kV et plus).

- Production d'énergie électrique