Što se koristi za proizvodnju električne energije. Proizvodnja, prijenos i potrošnja električne energije

Khokhlova Kristina

Prezentacija na temu "Proizvodnja, prijenos i korištenje električne energije"

Preuzimanje datoteka:

Pregled:

Da biste koristili pregled prezentacija, stvorite sebi račun ( račun) Google i prijavite se: https://accounts.google.com

Naslovi slajdova:

Prezentacija Proizvodnja, prijenos i korištenje električne energije Khokhlova Kristina, 11. razred SŠ br. 64

Plan prezentacije Proizvodnja električne energije Vrste elektrana Alternativni izvori energija Prijenos električne energije Potrošnja električne energije

Postoji nekoliko tipova elektrana: Vrste elektrana TE HE NEK

Termoelektrana (TE), elektrana koja generira električnu energiju kao rezultat pretvorbe toplinske energije koja se oslobađa tijekom izgaranja fosilnih goriva. U termoelektranama se kemijska energija goriva prvo pretvara u mehaničku, a zatim u električnu energiju. Gorivo za takvu elektranu može biti ugljen, treset, plin, uljni škriljac, loživo ulje. Najisplativije su velike termoparne turbinske elektrane.Većina termoelektrana u našoj zemlji kao gorivo koristi ugljenu prašinu. Za proizvodnju 1 kWh električne energije potrebno je nekoliko stotina grama ugljena. U parnom kotlu, preko 90% energije koju oslobađa gorivo prenosi se na paru. U turbini se kinetička energija mlaznica pare prenosi na rotor. Osovina turbine je čvrsto povezana s osovinom generatora. TPP

TE Termoelektrane se dijele na: kondenzacijske (CPP) One su dizajnirane za proizvodnju samo električne energije. Velike IES-ove regionalnog značaja nazivaju se državne područne elektrane (GRES). kombinirane toplinske i elektrane (CHP) koje osim električne energije proizvode Termalna energija kao Vruća voda i par.

Hidroelektrana (HE), kompleks građevina i opreme kroz koje se energija protoka vode pretvara u električnu energiju. Hidroelektrana se sastoji od niza hidrauličnih konstrukcija koje osiguravaju potrebnu koncentraciju protoka vode i stvaraju tlak, te energetske opreme koja pretvara energiju vode koja se kreće pod pritiskom u mehaničku rotaciju, koja se zauzvrat pretvara u električnu energiju. . Tlak hidroelektrane nastaje koncentracijom pada rijeke u korištenom dijelu branom, ili derivacijom, ili branom i derivacijom zajedno. hidroelektrana

Snaga HE HE se također dijele na: Snaga HE ovisi o tlaku, protoku vode koji se koristi u hidroturbinama i učinkovitosti hidroelektrane. Iz niza razloga (zbog npr. sezonskih promjena vodostaja u akumulacijama, varijabilnosti opterećenja elektroenergetskog sustava, popravka hidroelektrana ili hidrauličkih građevina i sl.) tlak i protok vode su konstantno mijenja, a uz to se mijenja i protok pri regulaciji snage HE. visokotlačni (više od 60 m) srednjetlačni (od 25 do 60 m) niskotlačni (od 3 do 25 m) Srednji (do 25 MW) Snažni (preko 25 MW) Mali (do 5 MW)

Posebno mjesto među HE zauzimaju: Hidroakumulacijske elektrane (HE) Električna energija koriste ga crpne akumulacijske elektrane koje, radeći u pumpnom režimu, pumpaju vodu iz akumulacije u gornji akumulacijski bazen. Tijekom vršnog opterećenja, akumulirana energija se vraća u elektroenergetsku mrežu.Plimne elektrane (TE) TE pretvaraju energiju morske plime u električnu energiju. Električna snaga plimnih hidroelektrana, zbog nekih značajki povezanih s periodičnom prirodom plime i oseke, može se koristiti u elektroenergetskim sustavima samo u sprezi s energijom regulacijskih elektrana, koje kompenziraju nestanke struje plimnih elektrana tijekom dan ili mjeseci.

Toplina koja se oslobađa u reaktoru kao rezultat lančana reakcija nuklearna fisija nekih teških elemenata, zatim se, kao iu konvencionalnim termoelektranama (TE), pretvara u električnu energiju. Za razliku od termoelektrana koje rade na fosilna goriva, nuklearne elektrane rade na nuklearno gorivo (na bazi 233U, 235U, 239Pu). Utvrđeno je da svjetski energetski resursi nuklearnog goriva (uran, plutonij i dr.) znatno premašuju energetske resurse prirodni resursi organsko gorivo (nafta, ugljen, prirodni gas i tako dalje.). Osim toga, potrebno je voditi računa o sve većem obujmu potrošnje ugljena i nafte za tehnološke potrebe svjetskog gospodarstva. kemijska industrija, koja postaje ozbiljna konkurencija termoelektranama. nuklearna elektrana

NEK najčešće koriste 4 vrste reaktora toplinskih neutrona: grafitno-vodeni reaktori s vodenim rashladnim sredstvom i grafitnim moderatorom, teški vodeni reaktori s vodenim rashladnim sredstvom i teška voda kao moderatorom reaktori voda-voda s običnom vodom kao moderatorom i rashladnom tekućinom grafitno-plinski reaktori s plinskim rashladnim sredstvom i grafitnim moderatorom

Izbor pretežno korištenog tipa reaktora određen je uglavnom akumuliranim iskustvom u nosaču reaktora, kao i dostupnošću potrebnih industrijska oprema, rezerve sirovina itd. Reaktor i njegovi servisni sustavi uključuju: sam reaktor s biološka zaštita, izmjenjivači topline, pumpe ili plinski puhači koji cirkuliraju rashladno sredstvo, cjevovodi i ventili za cirkulaciju kruga, uređaji za ponovno punjenje nuklearnog goriva, posebni ventilacijski sustavi, sustavi hlađenja u nuždi, itd. Da bi se osoblje NEK zaštitilo od izlaganja zračenju, reaktor je okružena biološkom zaštitom čiji je glavni materijal beton, voda, serpentinski pijesak. Oprema reaktorskog kruga mora biti potpuno zatvorena. nuklearna elektrana

Alternativni izvori energije. Sunčeva energija Sunčeva energija je jedan od materijalno najintenzivnijih vrsta proizvodnje energije. Velika upotreba sunčeve energije povlači gigantski porast potrebe za materijalima, a time i za radnim resursima za vađenje sirovina, njihovo obogaćivanje, proizvodnju materijala, proizvodnju heliostata, kolektora, druge opreme, i njihov transport. Energija vjetra Energija kretanja zračnih masa je ogromna. Rezerve energije vjetra više su od stotinu puta veće od rezervi hidroenergije svih rijeka planeta. Vjetrovi pušu stalno i posvuda na zemlji. Klimatski uvjeti omogućuju razvoj energije vjetra na velikom području. Naporima znanstvenika i inženjera stvorena je široka paleta dizajna modernih vjetroagregata. Energija Zemlje Energija Zemlje pogodna je ne samo za grijanje prostora, kao što je slučaj na Islandu, već i za proizvodnju električne energije. Elektrane na tople podzemne izvore rade već duže vrijeme. Prva takva elektrana, još uvijek prilično male snage, izgrađena je 1904. godine u malom talijanskom gradiću Larderello. Postupno je rastao kapacitet elektrane, puštalo se u pogon sve više novih jedinica, korišteni su novi izvori tople vode, a danas je snaga stanice već dosegla impresivnu vrijednost od 360 tisuća kilovata.

Sunčeva energija Energija zraka Energija Zemlje

Prijenos električne energije Potrošači električne energije su posvuda. Proizvodi se na relativno malo mjesta u blizini izvora goriva i vode. Stoga postaje potrebno prenositi električnu energiju na udaljenosti koje ponekad dosežu stotine kilometara. No prijenos električne energije na velike udaljenosti povezan je s značajne gubitke. Činjenica je da ih struja, prolazeći kroz vodove, zagrijava. U skladu s Joule-Lenzovim zakonom, energija utrošena na zagrijavanje žica linije određuje se formulom: Q = I 2 Rt gdje je R otpor linije. S dugom linijom prijenos energije može postati općenito neekonomičan. Da biste smanjili gubitke, možete povećati površinu poprečnog presjeka žica. Ali sa smanjenjem R za faktor 100, masa se također mora povećati za faktor 100. Takva potrošnja obojenih metala ne bi smjela biti dopuštena. Stoga se gubici energije u vodovu smanjuju na drugi način: smanjenjem struje u vodovu. Na primjer, smanjenje struje za faktor 10 smanjuje količinu topline koja se oslobađa u vodičima za 100 puta, tj. postiže se isti učinak kao kod stostrukog ponderiranja žice. Stoga se u velikim elektranama ugrađuju pojačani transformatori. Transformator povećava napon u liniji onoliko koliko smanjuje struju. Gubitak snage u ovom slučaju je mali. Elektrane u brojnim regijama zemlje povezane su visokonaponskim dalekovodima, tvoreći zajedničku elektroenergetsku mrežu na koju su priključeni potrošači. Takvo udruženje naziva se elektroenergetski sustav. Elektroenergetski sustav osigurava nesmetanu opskrbu potrošača energijom, bez obzira na njihovu lokaciju.

Korištenje električne energije u različitim područjima znanosti Znanost izravno utječe na razvoj energetike i opseg električne energije. Oko 80% rasta BDP-a u razvijenim zemljama ostvaruje se kroz tehničke inovacije, od kojih se većina odnosi na korištenje električne energije. Sve novo u industriji, Poljoprivreda a život nam dolazi zahvaljujući novim razvojima u razne industrije znanost. Većina znanstveni razvoj počinje teorijskim proračunima. No, ako su se u 19. stoljeću ti proračuni radili pomoću olovke i papira, onda su u doba znanstvene i tehničke revolucije (znanstveno-tehnološke revolucije) svi teorijski proračuni, odabir i analiza znanstvenih podataka, pa čak i jezična analiza književnih djela. obavlja se pomoću računala (elektronička računala), koja rade na električnu energiju, najprikladniju za njezin prijenos na daljinu i korištenje. Ali ako su se u početku računala koristila za znanstvene izračune, sada su računala zaživjela iz znanosti. Elektronizacija i automatizacija proizvodnje najvažnije su posljedice "druge industrijske" ili "mikroelektroničke" revolucije u gospodarstvima razvijenih zemalja. Znanost u području komunikacija i komunikacija se vrlo brzo razvija. Satelitske komunikacije se ne koriste samo kao sredstvo. međunarodne komunikacije, ali i u svakodnevnom životu - satelitske antene nisu neuobičajene u našem gradu. Nova sredstva komunikacije, poput tehnologije vlakana, mogu značajno smanjiti gubitak električne energije u procesu prijenosa signala na velike udaljenosti. Potpuno nova sredstva dobivanja stvorene su informacije, njihovo akumuliranje, obrada i prijenos, koji zajedno čine složenu informacijsku strukturu.

Korištenje električne energije u proizvodnji Moderno društvo nemoguće zamisliti bez elektrifikacije proizvodne djelatnosti. Već krajem 1980-ih više od 1/3 ukupne potrošnje energije u svijetu provodilo se u obliku električne energije. Do početka sljedećeg stoljeća taj bi se udio mogao povećati na 1/2. Takav porast potrošnje električne energije prvenstveno je povezan s povećanjem njezine potrošnje u industriji. Glavni dio industrijska poduzeća radi na električnu energiju. Visoka potrošnja električne energije tipična je za energetski intenzivne industrije kao što su metalurgija, aluminij i inženjering.

Korištenje električne energije u svakodnevnom životu Električna energija u svakodnevnom životu je bitan pomoćnik. Svaki dan se nosimo s tim i, vjerojatno, više ne možemo zamisliti svoj život bez toga. Sjetite se kad ste zadnji put ugasili svjetlo, odnosno vaša kuća nije dobila struju, sjetite se kako ste se zaklinjali da nemate vremena ni za što, a treba vam svjetlo, trebao vam je TV, kuhalo za vodu i hrpa drugih električni uređaji. Uostalom, ako smo zauvijek bez energije, jednostavno ćemo se vratiti u ona davna vremena kada se hrana kuhala na vatri i živjela u hladnim wigwamima. Važnost električne energije u našem životu može se obraditi cijelom pjesmom, toliko je važna u našem životu i tako smo navikli na to. Iako više ne primjećujemo da ona dolazi u naše domove, ali kad je ugase, postaje jako neugodno.

Hvala na pažnji

Električna energija se proizvodi u različitim razmjerima elektrane, uglavnom uz pomoć indukcijskih elektromehaničkih generatora.

Proizvodnja energije

Postoje dvije glavne vrste elektrana:

1. Toplinska.

2. Hidraulični.

Ova podjela je uzrokovana vrstom motora koji okreće rotor generatora. U toplinski elektrane kao energent koriste gorivo: ugljen, plin, naftu, uljni škriljac, loživo ulje. Rotor pokreću parne plinske turbine.

Najisplativije su termoparne turbinske elektrane (TE). Njihova maksimalna učinkovitost doseže 70%. Ovo uzima u obzir činjenicu da se ispušna para koristi u industrijskim poduzećima.

Na hidroelektrane potencijalna energija vode koristi se za rotaciju rotora. Rotor pokreću hidraulične turbine. Snaga stanice ovisit će o tlaku i masi vode koja prolazi kroz turbinu.

Korištenje električne energije

Električna energija se koristi gotovo posvuda. Naravno, većina proizvedene električne energije dolazi iz industrije. Osim toga, promet će biti glavni potrošač.

Mnoge željezničke pruge odavno su prešle na električnu vuču. Rasvjeta stanova, gradskih ulica, industrijske i kućne potrebe sela i sela - sve je to također veliki potrošač električne energije.

Ogroman dio primljene električne energije pretvara se u mehaničku energiju. Svi mehanizmi koji se koriste u industriji pokreću se električnim motorima. Potrošaca struje ima dovoljno, a ima ih posvuda.

A struja se proizvodi samo na nekoliko mjesta. Postavlja se pitanje prijenosa električne energije, i to na velike udaljenosti. Kod prijenosa na velike udaljenosti dolazi do velikog gubitka snage. Uglavnom, to su gubici zbog zagrijavanja električnih žica.

Prema Joule-Lenzovom zakonu, energija utrošena na grijanje izračunava se po formuli:

Budući da je otpor gotovo nemoguće smanjiti na prihvatljivu razinu, potrebno je smanjiti jačinu struje. Da biste to učinili, povećajte napon. Obično se na stanicama nalaze pojačani generatori, a na kraju dalekovoda opadajući transformatori. I već se od njih energija raspršuje do potrošača.

Potreba za električnom energijom stalno raste. Postoje dva načina da se zadovolji potražnja za povećanom potrošnjom:

1. Izgradnja novih elektrana

2. Korištenje napredne tehnologije.

Učinkovito korištenje električne energije

Prvi način je skup. veliki broj građevinska i financijska sredstva. Za izgradnju jedne elektrane potrebno je nekoliko godina. Uz to, primjerice, termoelektrane troše puno neobnovljivih prirodnih resursa i štete prirodnom okolišu.

Proizvodnja električne energije Električna struja nastaje u generatorima-uređajima koji pretvaraju energiju jednog ili drugog oblika u električnu energiju. Prevladavajuću ulogu u našem vremenu imaju elektromehanički indukcijski generatori. naizmjenična struja. Tamo se mehanička energija pretvara u električnu energiju. Električna struja nastaje u generatorima-uređajima koji pretvaraju energiju jednog ili drugog oblika u električnu energiju. Prevladavajuću ulogu u našem vremenu imaju elektromehanički indukcijski alternatori. Tamo se mehanička energija pretvara u električnu energiju. Generator se sastoji od Generator se sastoji od trajni magnet, koji stvara magnetsko polje, te namot u kojem se inducira promjenjivi EMF. trajni magnet koji stvara magnetsko polje, te namot u kojem se inducira izmjenični EMF.

Transformatori TRANSFORMATOR je uređaj koji pretvara izmjeničnu struju jednog napona u izmjeničnu struju drugog napona konstantne frekvencije. U najjednostavnijem slučaju, transformator se sastoji od zatvorene čelične jezgre na koju se stavljaju dvije zavojnice s žičanim namotima. Onaj od namota koji je spojen na izvor izmjeničnog napona naziva se primarnim, a onaj na koji je spojeno "opterećenje", odnosno uređaji koji troše električnu energiju, naziva se sekundarnim. Djelovanje transformatora temelji se na fenomenu elektromagnetska indukcija.

Proizvodnja električne energije Električna energija se u velikim i malim elektranama proizvodi uglavnom pomoću elektromehaničkih indukcijskih generatora. Postoji nekoliko vrsta elektrana: termoelektrane, hidroelektrane i nuklearne elektrane. NEK HE Termoelektrane

Korištenje električne energije Glavni potrošač električne energije je industrija, koja čini oko 70% proizvedene električne energije. Promet je također veliki potrošač. Sve velika količinaželjezničke pruge prevesti na električnu vuču. Gotovo sva sela i sela dobivaju električnu energiju iz državnih elektrana za industrijske i kućanske potrebe. Oko trećine električne energije koju troši industrija koristi se u tehnološke svrhe (električno zavarivanje, električno grijanje i taljenje metala, elektroliza i dr.).

Prijenos električne energije Prijenos energije povezan je sa značajnim gubicima: struja zagrijava žice dalekovoda. Kod vrlo dugih vodova prijenos energije može postati neekonomičan. Budući da je strujna snaga proporcionalna umnošku jačine struje i napona, kako bi se održala odašena snaga, potrebno je povećati napon u dalekovodu. Stoga se u velikim elektranama ugrađuju pojačani transformatori. Oni povećavaju napon u liniji onoliko koliko smanjuju jačinu struje. Za izravnu upotrebu električne energije, na krajevima vodova ugrađuju se ponižni transformatori. Step-up transformator Step-down transformator Step-down transformator Step-down transformator Za potrošača Generator 11 kV 110 kV 35 kV 6 kV Prijenosni vod Prijenosni vod 35 kV 6 kV 220 V

Učinkovito korištenje Električna energija Potražnja za električnom energijom u stalnom je porastu. Ta se potreba može zadovoljiti na dva načina. Najprirodniji i na prvi pogled jedini način je izgradnja novih moćnih elektrana. Ali TE troše neobnovljive Prirodni resursi, a također uzrokuju veliku štetu ekološkoj ravnoteži na našem planetu. Hi-tech omogućuju vam da zadovoljite svoje energetske potrebe na drugačiji način. Prioritet treba dati povećanju učinkovitosti korištenja električne energije, a ne povećanju kapaciteta elektrana.

sažetak

u fizici

na temu "Proizvodnja, prijenos i korištenje električne energije"

Učenici 11. razreda A

MOU škola broj 85

Katarine.

Učitelj, nastavnik, profesor:

2003

Apstraktni plan.

Uvod.

1. Proizvodnja energije.

1. vrste elektrana.

2. alternativnih izvora energije.

2. Prijenos električne energije.

• transformatori.

3.

Uvod.

Rođenje energije dogodilo se prije nekoliko milijuna godina, kada su ljudi naučili koristiti vatru. Vatra im je davala toplinu i svjetlost, bila je izvor inspiracije i optimizma, oružje protiv neprijatelja i divljih životinja, lijek, pomoćnik u poljoprivredi, konzervans hrane, tehnološki alat itd.

Pojavio se prekrasan mit o Prometeju, koji je ljudima dao vatru Drevna grčka mnogo kasnije nego su u mnogim dijelovima svijeta savladane metode prilično sofisticiranog rukovanja vatrom, njezine proizvodnje i gašenja, očuvanja požara i racionalnog korištenja goriva.

Dugi niz godina vatra se održavala sagorijevanjem biljnih energenata (drvo, grmlje, trska, trava, suhe alge i dr.), a potom se otkrilo da je za održavanje vatre moguće koristiti fosilne tvari: ugljen, naftu. , škriljac, treset.

Danas je energija i dalje glavna komponenta ljudskog života. Omogućuje stvaranje razni materijali, jedan je od glavnih čimbenika razvoja novih tehnologija. Jednostavno rečeno, bez ovladavanja raznim vrstama energije, osoba nije u stanju u potpunosti postojati.

Proizvodnja energije.

Vrste elektrana.

Termoelektrana (TPP), elektrana koja generira električnu energiju kao rezultat pretvorbe toplinske energije koja se oslobađa tijekom izgaranja fosilnih goriva. Prve termoelektrane pojavile su se krajem 19. stoljeća i postale su rasprostranjene. Sredinom 70-ih godina 20. stoljeća termoelektrane su bile glavni tip elektrana.

U termoelektranama se kemijska energija goriva prvo pretvara u mehaničku, a zatim u električnu energiju. Gorivo za takvu elektranu može biti ugljen, treset, plin, uljni škriljac, loživo ulje.

Termoelektrane se dijele na kondenzacija(IES), dizajniran za proizvodnju samo električne energije, i kombinirane toplinske i elektrane(CHP), koji osim električne toplinske energije proizvodi u obliku tople vode i pare. Velike IES-ove regionalnog značaja nazivaju se državne područne elektrane (GRES).

Najjednostavniji shematski dijagram IES-a na ugljen prikazan je na slici. Ugljen se dovodi u bunker za gorivo 1, a iz njega - u postrojenje za drobljenje 2, gdje se pretvara u prašinu. Ugljena prašina ulazi u peć generatora pare (parni kotao) 3, koji ima sustav cijevi u kojima kruži kemijski pročišćena voda, nazvana napojna voda. U kotlu se voda zagrijava, isparava, a nastala zasićena para se dovede na temperaturu od 400-650 °C i pod pritiskom od 3-24 MPa kroz parni cjevovod ulazi u parnu turbinu 4. Para parametri ovise o snazi ​​jedinica.

Termokondenzacijske elektrane imaju nisku učinkovitost (30-40%), jer se najveći dio energije gubi s dimnim plinovima i rashladnom vodom kondenzatora. Povoljno je graditi IES u neposrednoj blizini mjesta vađenja goriva. Istodobno, potrošači električne energije mogu se nalaziti na znatnoj udaljenosti od stanice.

kombinirana toplana i elektrana razlikuje se od kondenzacijske stanice posebnom toplinskom i energetskom turbinom s ugrađenom ekstrakcijom pare. U CHPP se jedan dio pare u potpunosti koristi u turbini za proizvodnju električne energije u generatoru 5 i zatim ulazi u kondenzator 6, dok se drugi dio, koji ima visoku temperaturu i tlak, uzima iz međufaza elektrane. turbina i služi za opskrbu toplinom. Kondenzatna pumpa 7 kroz deaerator 8, a zatim napojna pumpa 9 se dovodi u generator pare. Količina pare koja se ekstrahira ovisi o potrebama poduzeća za toplinskom energijom.

Učinkovitost CHP doseže 60-70%. Takve se stanice obično grade u blizini potrošača - industrijskih poduzeća ili stambenih područja. Najčešće rade na uvoznom gorivu.

Znatno manje raširen termalne stanice iz plinska turbina(GTPS), parni plin(PGES) i dizel postrojenja.

U komori za izgaranje GTPP-a gori plin ili tekuće gorivo; proizvodi izgaranja s temperaturom od 750-900 ºS ulaze u plinsku turbinu koja rotira električni generator. Učinkovitost takvih termoelektrana je obično 26-28%, snaga je do nekoliko stotina MW . GTPP-ovi se obično koriste za pokrivanje vršnih električnih opterećenja. Učinkovitost SGPP može doseći 42 - 43%.

Najisplativije su velike termoelektrane s parnom turbinom (skraćeno TE). Većina termoelektrana u našoj zemlji kao gorivo koristi ugljenu prašinu. Za proizvodnju 1 kWh električne energije potrebno je nekoliko stotina grama ugljena. U parnom kotlu, preko 90% energije koju oslobađa gorivo prenosi se na paru. U turbini se kinetička energija mlaznica pare prenosi na rotor. Osovina turbine je čvrsto povezana s osovinom generatora.

Moderne parne turbine za termoelektrane su vrlo napredni, brzi, visoko ekonomični strojevi s dugim vijekom trajanja. Njihova snaga u verziji s jednom osovinom doseže 1 milijun 200 tisuća kW, a to nije granica. Takvi strojevi su uvijek višestupanjski, odnosno obično imaju nekoliko desetaka diskova s ​​radnim lopaticama i isto toliko, ispred svakog diska, skupina mlaznica kroz koje struji mlaz pare. Tlak i temperatura pare postupno se smanjuju.

Iz kolegija fizike poznato je da učinkovitost toplinskih motora raste s povećanjem početne temperature radnog fluida. Stoga se para koja ulazi u turbinu dovodi do visokih parametara: temperatura je gotovo do 550 ° C, a tlak je do 25 MPa. Učinkovitost TPP doseže 40%. Većina energije se gubi zajedno s vrućom ispušnom parom.

Hidroelektrana (HE), kompleks građevina i opreme kroz koje se energija protoka vode pretvara u električnu energiju. HE se sastoji od serijskog kruga hidraulične konstrukcije, osigurava potrebnu koncentraciju protoka vode i stvaranje tlaka, te energetska oprema koja pretvara energiju vode koja se kreće pod pritiskom u mehaničku energiju rotacije, koja se, pak, pretvara u električnu energiju.

Glava hidroelektrane nastaje koncentracijom pada rijeke u korištenom dijelu uz branu, odn. izvođenje, ili brana i derivacija zajedno. Glavna energetska oprema HE nalazi se u zgradi HE: u strojarnici elektrane - hidraulične jedinice, pomoćna oprema, uređaji za automatsko upravljanje i nadzor; u središnjem upravljačkom mjestu - operatersko-dispečerskoj konzoli odn operater hidroelektrane. Pojačavanje transformatorska podstanica smještene unutar zgrade elektrane i u zasebnim zgradama ili na otvorenim prostorima. Uređaji za distribucijučesto se nalazi na otvorenom prostoru. Zgrada elektrane može se podijeliti na dijelove s jednom ili više jedinica i pomoćne opreme, odvojene od susjednih dijelova zgrade. U zgradi HE ili unutar nje stvara se montažno mjesto za montažu i popravak različite opreme te za pomoćne poslove održavanja HE.

Po instalirani kapacitet(u MW) razlikovati hidroelektrane snažan(Sv. 250), srednji(do 25) i mali(do 5). Snaga hidroelektrane ovisi o tlaku (razlici između razina uzvodno i nizvodno ), brzina protoka vode koja se koristi u hidrauličkim turbinama i učinkovitost hidrauličke jedinice. Iz niza razloga (zbog npr. sezonskih promjena vodostaja u akumulacijama, varijabilnosti opterećenja elektroenergetskog sustava, popravka hidroelektrana ili hidrauličkih građevina i sl.) tlak i protok vode su konstantno mijenja, a uz to se mijenja i protok pri regulaciji snage HE. Postoje godišnji, tjedni i dnevni ciklusi rada HE.

Prema maksimalno iskorištenom tlaku HE se dijele na visokotlačni(preko 60 m), srednji pritisak(od 25 do 60 m) I niski pritisak(od 3 do 25 m). Na ravnim rijekama tlak rijetko prelazi 100 m, u planinskim uvjetima, kroz branu, moguće je stvoriti pritiske do 300 m i više, a uz pomoć izvođenja - do 1500 m. Podjela hidroelektrane prema korištenom tlaku je okvirna, uvjetna.

Prema shemi korištenja vodnih resursa i koncentraciji tlaka, HE se obično dijele na kanal, blizu brane, preusmjeravanje s tlačnim i beztlačnim izvođenjem, mješovito, crpno skladište I plima.

U protočnim i uzbranskim HE tlak vode stvara brana koja blokira rijeku i podiže razinu vode u uzvodnom dijelu. Pritom je neizbježna i neka poplava riječne doline. Protočne i uzbranske hidroelektrane grade se kako na niskim rijekama s puno vode, tako i na planinskim rijekama, u uskim stisnutim dolinama. Protočne HE karakteriziraju padovi do 30-40 m.

Pri višim tlakovima pokazuje se nepraktičnim prenijeti hidrostatski tlak vode na zgradu elektrane. U ovom slučaju, vrsta brana Hidroelektrana, u kojoj je tlačni front cijelom dužinom blokiran branom, a zgrada hidroelektrane smještena iza brane, graniči nizvodno.

Druga vrsta rasporeda blizu brane Hidroelektrana odgovara planinskim uvjetima s relativno malim protokom rijeka.

U derivacijski Hidroelektrična koncentracija pada rijeke stvara se derivacijom; voda se na početku korištene dionice rijeke odvodi iz riječnog kanala vodnom cijevi, s nagibom znatno manjim od prosječnog nagiba rijeke na ovoj dionici i uz ravnanje zavoja i zavoja kanala. Završetak derivacije dovodi se na lokaciju zgrade HE. Otpadne vode se ili vraćaju u rijeku ili dovode u sljedeću preusmjernu HE. Derivacija je korisna kada je nagib rijeke visok.

Posebno mjesto među HE zauzimaju crpne akumulacijske elektrane(PSPP) i plimne elektrane(PES). Izgradnja crpne elektrane posljedica je sve veće potražnje za vršnom snagom u velikim energetskim sustavima, što određuje proizvodni kapacitet potreban za pokrivanje vršnih opterećenja. Sposobnost crpne elektrane da akumulira energiju temelji se na činjenici da električnu energiju slobodnu u elektroenergetskom sustavu u određenom vremenskom razdoblju koriste crpne akumulacijske jedinice koje, radeći u načinu rada pumpe, crpe vodu iz rezervoara u gornji bazen za skladištenje. Tijekom vršnog opterećenja, akumulirana energija se vraća u elektroenergetski sustav (ulazi voda iz gornjeg bazena cevovod i rotira hidraulične jedinice koje rade u režimu strujnog generatora).

PES pretvaraju energiju morske plime u električnu energiju. Električna snaga plimnih hidroelektrana, zbog nekih značajki povezanih s periodičnom prirodom plime i oseke, može se koristiti u elektroenergetskim sustavima samo u sprezi s energijom regulacijskih elektrana, koje kompenziraju nestanke struje plimnih elektrana tijekom dan ili mjeseci.

Najvažnija značajka hidroenergetskih resursa u usporedbi s izvorima goriva i energije je njihova kontinuirana obnova. Nedostatak potrebe za gorivom za HE određuje nisku cijenu električne energije proizvedene u HE. Dakle, izgradnja hidroelektrana, unatoč značajnim, specifičnim kapitalnim ulaganjima po 1 kW instalirani kapacitet i dugo vrijeme izgradnje, bio je i jest od velike važnosti, posebice kada je povezan s smještajem elektro intenzivnih industrija.

Nuklearna elektrana (NPP), elektrana u kojoj se atomska (nuklearna) energija pretvara u električnu. Generator energije u nuklearnoj elektrani je nuklearni reaktor. Toplina koja se oslobađa u reaktoru kao rezultat lančane reakcije nuklearne fisije nekih teških elemenata, zatim se, kao iu konvencionalnim termoelektranama (TE), pretvara u električnu energiju. Za razliku od termoelektrana koje rade na fosilna goriva, nuklearne elektrane rade na nuklearno gorivo(na temelju 233 U, 235 U, 239 Pu). Utvrđeno je da svjetski energetski resursi nuklearnog goriva (uran, plutonij i dr.) znatno premašuju energetske resurse prirodnih rezervi organskog goriva (nafta, ugljen, prirodni plin i dr.). To otvara široke izglede za zadovoljavanje brzo rastuće potražnje za gorivom. Uz to, potrebno je voditi računa i o sve većoj potrošnji ugljena i nafte za tehnološke potrebe svjetske kemijske industrije, koja postaje ozbiljna konkurencija termoelektranama. Unatoč otkriću novih nalazišta organskog goriva i poboljšanju metoda za njegovo vađenje, svijet teži relativnom povećanju njegove cijene. To stvara najteže uvjete za zemlje s ograničenim rezervama fosilnih goriva. Očigledna je potreba za brzim razvojem nuklearne energije, koja već sada zauzima istaknuto mjesto u energetskoj bilanci niza industrijskih zemalja svijeta.

Shematski dijagram nuklearne elektrane s nuklearni reaktor, koji ima vodeno hlađenje, prikazan je na sl. 2. Toplina stvorena u jezgra reaktor rashladna tekućina, uzima voda 1. kruga, koju cirkulacijska pumpa pumpa kroz reaktor. Zagrijana voda iz reaktora ulazi u izmjenjivač topline (generator pare) 3, gdje prenosi toplinu primljenu u reaktoru na vodu 2. kruga. Voda iz 2. kruga isparava u generatoru pare i nastaje para koja zatim ulazi u turbinu 4.

Najčešće se u nuklearnim elektranama koriste 4 vrste reaktora toplinskih neutrona:

1) voda-voda s običnom vodom kao moderatorom i rashladnom tekućinom;

2) grafit-voda s vodenim rashladnim sredstvom i grafitnim moderatorom;

3) teška voda s vodenim rashladnim sredstvom i teška voda kao moderator;

4) grafit - plin s plinskim rashladnim sredstvom i grafitnim moderatorom.

Izbor pretežno korištenog tipa reaktora određen je uglavnom akumuliranim iskustvom u reaktoru nosaču, kao i dostupnošću potrebne industrijske opreme, sirovina itd.

Reaktor i njegovi prateći sustavi uključuju: sam reaktor s biološkim zaštita , izmjenjivači topline, pumpe ili instalacije za puhanje plina koje cirkuliraju rashladno sredstvo, cjevovodi i spojnice za cirkulaciju kruga, uređaji za ponovno punjenje nuklearnog goriva, sustavi posebne ventilacije, hlađenja u nuždi itd.

Radi zaštite osoblja NEK od izloženosti zračenju, reaktor je okružen biološkom zaštitom, čiji su glavni materijali beton, voda, serpentinski pijesak. Oprema reaktorskog kruga mora biti potpuno zatvorena. Predviđen je sustav praćenja mjesta mogućeg istjecanja rashladne tekućine, poduzimaju se mjere da pojava curenja i prekida u krugu ne dovede do radioaktivnih emisija i onečišćenja prostora NEK i okolnog prostora. Radioaktivni zrak i mala količina para rashladne tekućine, zbog prisutnosti curenja iz kruga, uklanjaju se iz nenadziranih prostorija NEK poseban sustav ventilacija, u kojoj su, kako bi se isključila mogućnost onečišćenja zraka, predviđeni filteri za čišćenje i držači plina. Služba dozimetrijskog nadzora prati poštivanje pravila radijacijske sigurnosti od strane osoblja NEK.

NEK, kojih je najviše moderan izgled elektrane imaju niz značajnih prednosti u odnosu na druge vrste elektrana: u normalnim radnim uvjetima, one apsolutno ne zagađuju okoliš, ne zahtijevaju vezanje za izvor sirovina i, sukladno tome, mogu se postaviti gotovo bilo gdje. Novi pogonski agregati imaju kapacitet od gotovo jednaka snaga prosječna HE, međutim, faktor iskorištenosti instaliranih kapaciteta u nuklearnim elektranama (80%) znatno je veći od faktora iskorištenosti HE ili TE.

Praktički nema značajnih nedostataka nuklearnih elektrana u normalnim uvjetima rada. No, ne može se ne primijetiti opasnost od nuklearnih elektrana pod mogućim okolnostima više sile: potresi, uragani itd. - ovdje stari modeli energetskih jedinica predstavljaju potencijalnu opasnost od radijacijske kontaminacije teritorija zbog nekontroliranog pregrijavanja reaktora.

Alternativni izvori energije.

Energija sunca.

U posljednje vrijeme drastično se povećao interes za problem korištenja sunčeve energije, jer je potencijal za dobivanje energije temeljem korištenja izravnog sunčevog zračenja iznimno velik.

Najjednostavniji kolektor sunčevog zračenja je pocrnjeli metalni (obično aluminijski) lim, unutar kojeg se nalaze cijevi u kojima cirkulira tekućina. Zagrijana sunčevom energijom koju apsorbira kolektor, tekućina se isporučuje za izravnu upotrebu.

Sunčeva energija je jedna od materijalno najintenzivnijih vrsta proizvodnje energije. Velika upotreba sunčeve energije povlači gigantski porast potrebe za materijalima, a time i za radnim resursima za vađenje sirovina, njihovo obogaćivanje, proizvodnju materijala, proizvodnju heliostata, kolektora, druge opreme, i njihov transport.

Do sada je električna energija koju proizvode sunčeve zrake puno skuplja od one dobivene tradicionalnim metodama. Znanstvenici se nadaju da će pokusi koje će provoditi u eksperimentalnim objektima i postajama pomoći u rješavanju ne samo tehničkih već i ekonomskih problema.

energija vjetra.

Energija kretanja zračnih masa je ogromna. Rezerve energije vjetra više su od stotinu puta veće od rezervi hidroenergije svih rijeka planeta. Vjetrovi pušu stalno i posvuda na zemlji. Klimatski uvjeti omogućuju razvoj energije vjetra na velikom području.

No ovih dana motori na vjetar pokrivaju samo tisućiti dio svjetskih energetskih potreba. Zato dizajn vjetrobranskog kotača, srca svake vjetroelektrane, uključuje graditelje zrakoplova koji su u mogućnosti odabrati najprikladniji profil lopatice i proučavati ga u aerotunelu. Naporima znanstvenika i inženjera stvorena je široka paleta dizajna modernih vjetroagregata.

Zemljina energija.

Od davnina ljudi su znali za elementarne manifestacije divovske energije koja vreba u dubinama globus. Sjećanje čovječanstva čuva legende o katastrofalnim vulkanskim erupcijama koje su odnijele milijune ljudskih života, neprepoznatljivo promijenile izgled mnogih mjesta na Zemlji. Snaga erupcije čak i relativno malog vulkana je kolosalna, mnogo puta premašuje snagu najvećih elektrana stvorenih ljudskim rukama. Istina, ne treba govoriti o izravnom korištenju energije vulkanskih erupcija, zasad ljudi nemaju priliku obuzdati ovaj neposlušni element.

Energija Zemlje pogodna je ne samo za grijanje prostora, kao što je slučaj na Islandu, već i za proizvodnju električne energije. Elektrane na tople podzemne izvore rade već duže vrijeme. Prva takva elektrana, još uvijek prilično male snage, izgrađena je 1904. godine u malom talijanskom gradiću Larderello. Postupno je rastao kapacitet elektrane, puštalo se u pogon sve više novih jedinica, korišteni su novi izvori tople vode, a danas je snaga stanice već dosegla impresivnu vrijednost od 360 tisuća kilovata.

Prijenos električne energije.

Transformatori.

Kupili ste ZIL hladnjak. Prodavač vas je upozorio da je hladnjak predviđen za mrežni napon od 220 V. A u vašoj kući je mrežni napon 127 V. Zastoj? Nikako. Samo treba učiniti dodatni trošak i kupiti transformator.

Transformator- vrlo jednostavan uređaj koji vam omogućuje i povećanje i smanjenje napona. Pretvorba izmjenične struje provodi se pomoću transformatora. Po prvi put transformatore je 1878. upotrijebio ruski znanstvenik P. N. Yablochkov za napajanje "električnih svijeća" koje je izumio, novog izvora svjetlosti u to vrijeme. Ideju P. N. Yablochkova razvio je I. F. Usagin, zaposlenik Moskovskog sveučilišta, koji je dizajnirao poboljšane transformatore.

Transformator se sastoji od zatvorene željezne jezgre na koju su postavljene dvije (ponekad i više) zavojnice sa žičanim namotima (slika 1). Jedan od namota, nazvan primarni, spojen je na izvor izmjeničnog napona. Drugi namot, na koji je spojeno "opterećenje", tj. uređaji i uređaji koji troše električnu energiju, naziva se sekundarni.

Djelovanje transformatora temelji se na fenomenu elektromagnetske indukcije. Kada izmjenična struja prolazi kroz primarni namot, u željeznoj jezgri pojavljuje se izmjenični magnetski tok koji pobuđuje indukcijski EMF u svakom namotu. Štoviše, trenutna vrijednost indukcijske emf eu svaki zavoj primarnog ili sekundarnog namota prema Faradayjevu zakonu određuje se formulom:

e = -Δ Ž/Δ t

Ako F= F 0 sosωt, dakle

e = ω F 0grijehω t, ili

e =E 0 grijehω t ,

gdje E 0 \u003d ω F 0 - amplituda EMF-a u jednom okretu.

U primarnom namotu, koji ima p 1 zavoja, ukupna indukcijska emf e 1 jednako je n 1 e.

U sekundarnom namotu postoji ukupni EMF. e 2 jednako je n 2 e, gdje p 2 je broj zavoja ovog namota.

Otuda slijedi da

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

Zbroj napona u 1 , primijenjen na primarni namot, i EMF e 1 treba biti jednak padu napona u primarnom namotu:

u 1 + e 1 = i 1 R 1 , gdje R 1 je aktivni otpor namota, i i 1 je struja u njemu. Ova jednadžba slijedi izravno iz opće jednadžbe. Obično je aktivni otpor namota mali i član i 1 R 1 može se zanemariti. Zato

u 1 ≈ - e 1. (2)

Kada je sekundarni namot transformatora otvoren, struja u njemu ne teče, a odvija se relacija:

u 2 ≈ - e 2 . (3)

Budući da su trenutne vrijednosti emf e 1 I e 2 promjena faze, tada se njihov omjer u formuli (1) može zamijeniti omjerom efektivnih vrijednosti E 1 IE 2 ove EMF ili, uzimajući u obzir jednakosti (2) i (3), omjer efektivnih vrijednosti napona U 1 i U 2 .

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

Vrijednost k nazvan omjerom transformacije. Ako k>1, tada je transformator step-down, s k<1 - povećavajući.

Kada je krug sekundarnog namota zatvoren, struja teče u njemu. Zatim odnos u 2 ≈ - e 2 više nije točno zadovoljena, a prema tome i veza između U 1 i U 2 postaje složeniji nego u jednadžbi (4).

Prema zakonu održanja energije, snaga u primarnom krugu mora biti jednaka snazi ​​u sekundarnom krugu:

U 1 ja 1 = U 2 ja 2, (5)

gdje ja 1 I ja 2 - efektivne vrijednosti sile u primarnom i sekundarnom namotu.

Otuda slijedi da

U 1 /U 2 = ja 1 / ja 2 . (6)

To znači da višestrukim povećanjem napona uz pomoć transformatora smanjujemo struju za isti iznos (i obrnuto).

Zbog neizbježnih gubitaka energije za stvaranje topline u namotima i željeznoj jezgri, jednadžbe (5) i (6) su približno ispunjene. Međutim, u modernim transformatorima velike snage, ukupni gubici ne prelaze 2-3%.

U svakodnevnoj praksi često se morate nositi s transformatorima. Uz one transformatore koje koristimo, htjeli-ne htjeli, zbog činjenice da su industrijski uređaji predviđeni za jedan napon, a drugi se koristi u gradskoj mreži - osim njih, moramo se baviti i automobilskim koturima. Bobina je pojačani transformator. Za stvaranje iskre koja pali radnu smjesu potreban je visoki napon koji dobivamo iz akumulatora automobila, nakon što prvo pretvorimo istosmjernu struju baterije u izmjeničnu struju pomoću prekidača. Lako je vidjeti da, sve do gubitka energije koja se koristi za zagrijavanje transformatora, kako se napon povećava, struja se smanjuje i obrnuto.

Strojevi za zavarivanje zahtijevaju transformatore za smanjenje snage. Zavarivanje zahtijeva vrlo velike struje, a transformator aparata za zavarivanje ima samo jedan izlazni zavoj.

Vjerojatno ste primijetili da je jezgra transformatora izrađena od tankih čeličnih limova. To se radi kako se ne bi gubila energija tijekom pretvorbe napona. U pločastim materijalima vrtložne struje će igrati manju ulogu nego u čvrstom materijalu.

Kod kuće imate posla s malim transformatorima. Što se tiče snažnih transformatora, to su ogromne strukture. U tim slučajevima se jezgra s namotima stavlja u spremnik napunjen rashladnim uljem.

Prijenos električne energije

Potrošači električne energije su posvuda. Proizvodi se na relativno malo mjesta u blizini izvora goriva i vode. Stoga postaje potrebno prenositi električnu energiju na udaljenosti koje ponekad dosežu stotine kilometara.

No prijenos električne energije na velike udaljenosti povezan je sa značajnim gubicima. Činjenica je da ih struja, prolazeći kroz vodove, zagrijava. U skladu s Joule-Lenzovim zakonom, energija utrošena na zagrijavanje žica linije određuje se formulom

gdje je R otpor linije. S dugom linijom prijenos energije može postati općenito neekonomičan. Da biste smanjili gubitke, možete, naravno, slijediti put smanjenja otpora R linije povećanjem površine poprečnog presjeka žica. Ali da bi se R, na primjer, smanjio za faktor 100, masa žice se također mora povećati za faktor 100. Jasno je da se ne može dopustiti tako veliki utrošak skupog obojenog metala, a da ne spominjemo poteškoće pričvršćivanja teških žica na visoke jarbole itd. Stoga se gubici energije u liniji smanjuju na drugi način: smanjenjem struje u liniji. Na primjer, smanjenje struje za faktor 10 smanjuje količinu topline koja se oslobađa u vodičima za 100 puta, tj. postiže se isti učinak kao kod stostrukog ponderiranja žice.

Budući da je strujna snaga proporcionalna umnošku jačine struje i napona, kako bi se održala odašena snaga, potrebno je povećati napon u dalekovodu. Štoviše, što je dalekovod duži, to je isplativije koristiti veći napon. Tako, na primjer, u visokonaponskom dalekovodu Volzhskaya HE - Moskva koristi se napon od 500 kV. U međuvremenu, generatori izmjenične struje grade se za napone koji ne prelaze 16-20 kV, jer bi veći napon zahtijevao donošenje složenijih posebnih mjera za izolaciju namota i drugih dijelova generatora.

Stoga se u velikim elektranama ugrađuju pojačani transformatori. Transformator povećava napon u liniji onoliko koliko smanjuje struju. Gubitak snage u ovom slučaju je mali.

Za izravno korištenje električne energije u motorima elektromotornog pogona alatnih strojeva, u rasvjetnoj mreži i u druge svrhe, napon na krajevima voda mora se smanjiti. To se postiže korištenjem step-down transformatora. Štoviše, obično se smanjenje napona i, sukladno tome, povećanje snage struje događa u nekoliko faza. U svakoj fazi napon je sve manji, a područje koje pokriva električna mreža sve je šire. Shema prijenosa i distribucije električne energije prikazana je na slici.

Elektrane u brojnim regijama zemlje povezane su visokonaponskim dalekovodima, tvoreći zajedničku elektroenergetsku mrežu na koju su priključeni potrošači. Takvo udruženje naziva se elektroenergetski sustav. Elektroenergetski sustav osigurava nesmetanu opskrbu potrošača energijom, bez obzira na njihovu lokaciju.

Korištenje električne energije.

Korištenje električne energije u raznim područjima znanosti.

20. stoljeće je postalo stoljeće kada znanost zadire u sve sfere društva: gospodarstvo, politiku, kulturu, obrazovanje itd. Naravno, znanost izravno utječe na razvoj energije i opseg električne energije. S jedne strane, znanost doprinosi širenju opsega električne energije i time povećava njenu potrošnju, ali s druge strane, u doba kada neograničeno korištenje neobnovljivih izvora energije predstavlja opasnost za buduće generacije, razvoj tehnologija štednje energije i njihova primjena u životu postaju aktualni zadaci znanosti.

Razmotrimo ova pitanja na konkretnim primjerima. Oko 80% rasta BDP-a (bruto domaćeg proizvoda) u razvijenim zemljama ostvaruje se tehničkim inovacijama, od kojih se većina odnosi na korištenje električne energije. Sve novo u industriji, poljoprivredi i svakodnevnom životu dolazi nam zahvaljujući novim dostignućima u raznim granama znanosti.

Sada se koriste u svim područjima ljudske djelatnosti: za snimanje i pohranjivanje informacija, stvaranje arhiva, pripremu i uređivanje tekstova, izvođenje crtačkih i grafičkih radova, automatizaciju proizvodnje i poljoprivrede. Elektronizacija i automatizacija proizvodnje najvažnije su posljedice "druge industrijske" ili "mikroelektroničke" revolucije u gospodarstvima razvijenih zemalja. Razvoj integrirane automatizacije izravno je vezan uz mikroelektroniku, čija je kvalitativno nova faza započela nakon izuma 1971. mikroprocesora - mikroelektroničkog logičkog uređaja ugrađenog u različite uređaje za upravljanje njihovim radom.

Mikroprocesori su ubrzali rast robotike. Većina robota koji se danas koriste pripadaju takozvanoj prvoj generaciji, a koriste se u zavarivanju, rezanju, prešanju, premazivanju itd. Roboti druge generacije koji ih zamjenjuju opremljeni su uređajima za prepoznavanje okoline. A roboti – “intelektualci” treće generacije će “vidjeti”, “osjetiti”, “čuti”. Znanstvenici i inženjeri nuklearnu energiju, istraživanje svemira, transport, trgovinu, skladištenje, medicinsku skrb, preradu otpada i razvoj bogatstva oceanskog dna nazivaju najprioritetnijim područjima za korištenje robota. Većina robota radi na električnu energiju, ali povećanje potrošnje električne energije robota nadoknađuje smanjenje troškova energije u mnogim energetski intenzivnim proizvodnim procesima kroz uvođenje pametnijih metoda i novih tehnoloških procesa koji štede energiju.

No, vratimo se znanosti. Sva nova teorijska dostignuća provjeravaju se eksperimentalno nakon računalnih proračuna. I, u pravilu, u ovoj fazi istraživanja se provode pomoću fizikalnih mjerenja, kemijskih analiza itd. Ovdje su znanstveno-istraživački alati raznoliki – brojni mjerni instrumenti, akceleratori, elektronski mikroskopi, magnetski rezonancijski tomografi itd. Većina ovih instrumenata eksperimentalne znanosti radi na električnoj energiji.

Znanost u području komunikacija i komunikacija razvija se vrlo brzo. Satelitska komunikacija se koristi ne samo kao sredstvo međunarodne komunikacije, već i u svakodnevnom životu – satelitske antene nisu rijetkost u našem gradu. Nova sredstva komunikacije, poput tehnologije vlakana, mogu značajno smanjiti gubitak električne energije u procesu prijenosa signala na velike udaljenosti.

Znanost i sfera upravljanja nisu zaobišli. Kako se znanstveno-tehnološka revolucija razvija, proizvodna i neproizvodna sfera ljudske djelatnosti širi, menadžment počinje igrati sve važniju ulogu u poboljšanju njihove učinkovitosti. Od svojevrsne umjetnosti, donedavne temeljene na iskustvu i intuiciji, menadžment je danas postao znanost. Znanost o upravljanju, općim zakonitostima primanja, pohranjivanja, prijenosa i obrade informacija naziva se kibernetika. Ovaj izraz dolazi od grčkih riječi "kormilar", "kormilar". Nalazi se u spisima starogrčkih filozofa. Međutim, njegovo novo rođenje zapravo se dogodilo 1948. godine, nakon objave knjige američkog znanstvenika Norberta Wienera "Kibernetika".

Prije početka "kibernetičke" revolucije postojala je samo papirnata informatika, čije je glavno sredstvo percepcije bio ljudski mozak, a koja nije koristila električnu energiju. "Kibernetička" revolucija iznjedrila je bitno drugačiju - strojnu informatiku, koja odgovara gigantski povećanim tokovima informacija, čiji je izvor energije električna energija. Stvorena su potpuno nova sredstva za dobivanje informacija, njihovo prikupljanje, obradu i prijenos, koji zajedno čine složenu informacijsku strukturu. Uključuje automatske upravljačke sustave (automatizirane upravljačke sustave), banke podataka, automatizirane informacijske baze, računalne centre, video terminale, fotokopirne i telegrafske strojeve, nacionalne informacijske sustave, satelitske i brze optičke komunikacijske sustave - sve se to neograničeno proširilo opseg korištenja električne energije.

Mnogi znanstvenici vjeruju da je u ovom slučaju riječ o novoj "informacijskoj" civilizaciji, koja zamjenjuje tradicionalnu organizaciju industrijskog tipa društva. Ovu specijalizaciju karakteriziraju sljedeće važne karakteristike:

· rašireno korištenje informacijske tehnologije u materijalnoj i nematerijalnoj proizvodnji, u području znanosti, obrazovanja, zdravstva i dr.;

prisutnost široke mreže različitih baza podataka, uključujući javnu upotrebu;

pretvaranje informacija u jedan od najvažnijih čimbenika gospodarskog, nacionalnog i osobnog razvoja;

slobodan protok informacija u društvu.

Takav prijelaz iz industrijskog društva u "informacijsku civilizaciju" postao je moguć najvećim dijelom zahvaljujući razvoju energije i pružanju pogodne vrste energije u prijenosu i korištenju - električne energije.

Električna energija u proizvodnji.

Suvremeno društvo ne može se zamisliti bez elektrifikacije proizvodnih djelatnosti. Već krajem 1980-ih više od 1/3 ukupne potrošnje energije u svijetu provodilo se u obliku električne energije. Do početka sljedećeg stoljeća taj bi se udio mogao povećati na 1/2. Takav porast potrošnje električne energije prvenstveno je povezan s povećanjem njezine potrošnje u industriji. Glavni dio industrijskih poduzeća radi na električnoj energiji. Visoka potrošnja električne energije tipična je za energetski intenzivne industrije kao što su metalurgija, aluminij i inženjering.

Struja u kući.

Struja je u svakodnevnom životu neophodan pomoćnik. Svaki dan se nosimo s tim i, vjerojatno, više ne možemo zamisliti svoj život bez toga. Sjetite se kad ste zadnji put ugasili svjetlo, odnosno vaša kuća nije dobila struju, sjetite se kako ste se zaklinjali da nemate vremena ni za što, a treba vam svjetlo, trebao vam je TV, kuhalo za vodu i hrpa drugih električni uređaji. Uostalom, ako smo zauvijek bez energije, jednostavno ćemo se vratiti u ona davna vremena kada se hrana kuhala na vatri i živjela u hladnim wigwamima.

Važnost električne energije u našem životu može se obraditi cijelom pjesmom, toliko je važna u našem životu i tako smo navikli na to. Iako više ne primjećujemo da ona dolazi u naše domove, ali kad je ugase, postaje jako neugodno.

Cijenite struju!

Bibliografija.

1. Udžbenik S.V. Gromova "Fizika, 10. razred". Moskva: Prosvjeta.

2. Enciklopedijski rječnik mladog fizičara. Sastav. V.A. Čujanov, Moskva: Pedagogija.

3. Allion L., Wilcons W.. Fizika. Moskva: Nauka.

4. Koltun M. Svijet fizike. Moskva.

5. Izvori energije. Činjenice, problemi, rješenja. Moskva: Znanost i tehnologija.

6. Netradicionalni izvori energije. Moskva: Znanje.

7. Yudasin L.S. Energija: problemi i nade. Moskva: Prosvjeta.

8. Podgorny A.N. Energija vodika. Moskva: Nauka.

K kategorija: Elektroinstalacijski radovi

Proizvodnja električne energije

Električna energija (električna energija) je najnapredniji oblik energije i koristi se u svim sferama i granama materijalne proizvodnje. Njegove prednosti uključuju mogućnost prijenosa na velike udaljenosti i pretvorbe u druge vrste energije (mehaničku, toplinsku, kemijsku, svjetlosnu itd.).

Električna energija se proizvodi u posebnim poduzećima - elektranama koje pretvaraju druge vrste energije u električnu energiju: kemijsku, gorivo, vodu, vjetar, solarnu, nuklearnu.

Mogućnost prijenosa električne energije na velike udaljenosti omogućuje izgradnju elektrana u blizini mjesta za gorivo ili na rijekama s puno vode, što je ekonomičnije od transporta velikih količina goriva do elektrana koje se nalaze u blizini potrošača električne energije.

Ovisno o vrsti energije koja se koristi, razlikuju se termoelektrane, hidrauličke, nuklearne elektrane. Elektrane koje koriste energiju vjetra i toplinu sunčeve svjetlosti i dalje su izvori električne energije male snage koji nemaju industrijski značaj.

Termoelektrane koriste toplinsku energiju dobivenu izgaranjem krutih goriva (ugljen, treset, uljni škriljevac), tekućih (loživo ulje) i plinovitih (prirodni plin, te visoki i koksni plin) u kotlovskim pećima.

Toplinska energija se rotacijom turbine pretvara u mehaničku, koja se pretvara u električnu energiju u generatoru spojenom na turbinu. Generator postaje izvor električne energije. Termoelektrane se razlikuju po vrsti primarnog motora: parna turbina, parni stroj, motor s unutarnjim izgaranjem, lokomobil, plinska turbina. Osim toga, parnoturbinske elektrane se dijele na kondenzacijske i kogeneracijske. Kondenzacijske stanice opskrbljuju potrošače samo električnom energijom. Ispušna para prolazi kroz ciklus hlađenja i, pretvarajući se u kondenzat, ponovno se dovodi u kotao.

Opskrbu potrošača toplinskom i električnom energijom obavljaju toplinske stanice koje se nazivaju kombinirane toplinske i elektrane (CHP). Na tim se stanicama toplinska energija samo djelomično pretvara u električnu, a uglavnom se troši na opskrbu parom i toplom vodom industrijskih poduzeća i ostalih potrošača koji se nalaze u neposrednoj blizini elektrana.

Hidroelektrane (HE) se grade na rijekama koje su nepresušan izvor energije za elektrane. Teku od visoravni prema nizinama i stoga su sposobne za mehanički rad. Hidroelektrane se grade na planinskim rijekama koristeći prirodni pritisak vode. Na ravnim rijekama tlak se umjetno stvara izgradnjom brana, zbog razlike vodostaja s obje strane brane. Hidroturbine su primarni motori u hidroelektranama u kojima se energija strujanja vode pretvara u mehaničku energiju.

Voda rotira propeler hidroturbine i generator, dok se mehanička energija hidroturbine pretvara u električnu energiju koju stvara generator. Izgradnjom hidroelektrane, uz zadaću proizvodnje električne energije, rješava se i niz drugih zadataka od nacionalnog gospodarskog značaja - poboljšanje plovidbe rijekama, navodnjavanje i zalijevanje sušnih zemljišta, poboljšanje vodoopskrbe gradova i industrijskih poduzeća.

Nuklearne elektrane (NPP) se svrstavaju u termo parne turbinske stanice koje ne rade na fosilna goriva, već kao izvor energije koriste toplinu dobivenu procesom nuklearne fisije atoma nuklearnog goriva (goriva) – urana ili plutonija. U nuklearnim elektranama ulogu kotlovskih jedinica obavljaju nuklearni reaktori i parogeneratori.

Opskrba potrošačima električnom energijom uglavnom se provodi iz električnih mreža koje kombiniraju niz elektrana. Paralelni rad elektrana na zajedničkoj električnoj mreži osigurava racionalnu raspodjelu opterećenja među elektranama, najekonomičniju proizvodnju električne energije, bolje korištenje instalirane snage stanica, povećanje pouzdanosti napajanja potrošača i njihovo opskrbu električnom energijom normalni pokazatelji kvalitete u smislu frekvencije i napona.

Potreba za ujedinjenjem uzrokovana je nejednakim opterećenjem elektrana. Potražnja potrošača za električnom energijom dramatično se mijenja ne samo tijekom dana, već iu različito doba godine. Zimi se povećava potrošnja električne energije za rasvjetu. U poljoprivredi je ljeti potrebna električna energija u velikim količinama za rad u polju i navodnjavanje.

Razlika u stupnju opterećenosti stanica posebno je uočljiva uz značajnu udaljenost između područja potrošnje električne energije jedno od drugog u smjeru od istoka prema zapadu, što se objašnjava razlikom u vremenu početka jutarnjih sati. i večernji maksimumi opterećenja. Kako bi se osigurala pouzdanost napajanja potrošača i bolje iskoristila snaga elektrana koje rade u različitim režimima, one se spajaju u energetske ili električne sustave pomoću visokonaponskih električnih mreža.

Skup elektrana, dalekovoda i toplinskih mreža, kao i prijamnika električne i toplinske energije, povezanih u jednu cjelinu zajedničkošću režima i kontinuitetom procesa proizvodnje i potrošnje električne i toplinske energije, naziva se energetski sustav (energetski sustav). Električni sustav, koji se sastoji od trafostanica i dalekovoda različitih napona, dio je elektroenergetskog sustava.

Energetski sustavi pojedinih regija su pak međusobno povezani za paralelni rad i tvore velike sustave, na primjer, jedinstveni energetski sustav (UES) europskog dijela SSSR-a, ujedinjeni sustavi Sibira, Kazahstana, srednje Azije itd. .

Kombinirane toplinske i elektrane i tvorničke elektrane najčešće se spajaju na elektroenergetsku mrežu najbližeg elektroenergetskog sustava preko generatorskih naponskih vodova od 6 i 10 kV ili više napona (35 kV i više) preko transformatorskih stanica. Prijenos energije koju generiraju moćne regionalne elektrane u elektroenergetsku mrežu za opskrbu potrošača odvija se preko visokonaponskih vodova (110 kV i više).

- Proizvodnja električne energije