Cosa serve per produrre elettricità. Produzione, trasmissione e consumo di energia elettrica

Khokhlova Kristina

Presentazione sul tema "Produzione, trasmissione e utilizzo dell'energia elettrica"

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Presentazione Produzione, trasmissione e uso di energia elettrica Khokhlova Kristina, classe 11, scuola secondaria n. 64

Piano di presentazione Produzione di energia elettrica Tipologie di centrali elettriche Fonti alternative energia Trasmissione di energia elettrica Consumo di energia elettrica

Esistono diversi tipi di centrali elettriche: Tipi di centrali elettriche TPP HPP NPP

Centrale termoelettrica (TPP), una centrale che genera energia elettrica a seguito della conversione dell'energia termica rilasciata durante la combustione di combustibili fossili. Nelle centrali termoelettriche, l'energia chimica del combustibile viene convertita prima in energia meccanica e poi in energia elettrica. Il carburante per una tale centrale elettrica può essere carbone, torba, gas, scisti bituminosi, olio combustibile. Le più economiche sono le grandi centrali termoelettriche a turbina a vapore La maggior parte delle centrali termiche nel nostro paese utilizza polvere di carbone come combustibile. Occorrono diverse centinaia di grammi di carbone per generare 1 kWh di elettricità. In una caldaia a vapore, oltre il 90% dell'energia rilasciata dal combustibile viene trasferita al vapore. Nella turbina, l'energia cinetica dei getti di vapore viene trasferita al rotore. L'albero della turbina è rigidamente collegato all'albero del generatore. TPP

TPP I TPP sono suddivisi in: Condensing (CPP) Sono progettati per generare solo energia elettrica. I grandi IES di importanza distrettuale sono chiamati centrali elettriche distrettuali statali (GRES). impianti di cogenerazione (CHP) che producono, oltre all'elettricità energia termica come acqua calda e coppia.

Centrale idroelettrica (HPP), complesso di strutture e apparecchiature attraverso le quali l'energia del flusso dell'acqua viene convertita in energia elettrica. La centrale idroelettrica è costituita da una serie di strutture idrauliche che forniscono la necessaria concentrazione del flusso d'acqua e creano pressione, e da apparecchiature elettriche che convertono l'energia dell'acqua che si muove sotto pressione in energia meccanica di rotazione, che, a sua volta, viene convertita in energia elettrica . La pressione di una centrale idroelettrica è creata dalla concentrazione della caduta del fiume nel tratto utilizzato da una diga, o da una derivazione, oppure da una diga e una derivazione insieme. centrale idroelettrica

Potenza HPP Le HPP sono anche suddivise in: La potenza HPP dipende dalla pressione, dal flusso d'acqua utilizzato nelle turbine idroelettriche e dall'efficienza dell'unità idroelettrica. Per una serie di ragioni (dovute, ad esempio, a variazioni stagionali del livello dell'acqua nei serbatoi, variabilità del carico del sistema elettrico, riparazione di unità idroelettriche o strutture idrauliche, ecc.), la pressione e il flusso dell'acqua sono costantemente cambia e, inoltre, il flusso cambia quando si regola la potenza dell'HPP. alta pressione (oltre 60 m) media pressione (da 25 a 60 m) bassa pressione (da 3 a 25 m) Media (fino a 25 MW) Potente (oltre 25 MW) Piccola (fino a 5 MW)

Un posto speciale tra gli HPP è occupato da: Centrali idroelettriche (PSPP) Energia elettricaè utilizzato dalle centrali ad accumulo di pompaggio che, operando in modalità pompa, pompano l'acqua dal serbatoio nella vasca di accumulo superiore. Durante i picchi di carico, l'energia accumulata viene restituita alla rete elettrica Le centrali di marea (TPP) convertono l'energia delle maree in energia elettrica. L'energia elettrica delle centrali idroelettriche di marea, a causa di alcune caratteristiche legate alla natura periodica delle maree, può essere utilizzata solo nei sistemi di alimentazione in combinazione con l'energia delle centrali di regolazione, che compensano le interruzioni di corrente delle centrali di marea durante il giorno o mesi.

Il calore rilasciato nel reattore come risultato di reazione a catena fissione nucleare di alcuni elementi pesanti, quindi, proprio come nelle centrali termiche convenzionali (TPP), viene convertita in elettricità. A differenza delle centrali termoelettriche che funzionano con combustibili fossili, le centrali nucleari funzionano con combustibile nucleare (basato su 233U, 235U, 239Pu). È stato stabilito che le risorse energetiche mondiali di combustibile nucleare (uranio, plutonio, ecc.) superano notevolmente le risorse energetiche risorse naturali organico, combustibile (petrolio, carbone, gas naturale e così via.). Inoltre, è necessario tenere conto del volume sempre crescente di consumo di carbone e petrolio per scopi tecnologici dell'economia mondiale. industria chimica, che sta diventando un serio concorrente delle centrali termoelettriche. Centrale nucleare

NPP Molto spesso, le centrali nucleari utilizzano 4 tipi di reattori a neutroni termici: reattori acqua-grafite con un refrigerante ad acqua e un moderatore di grafite reattori ad acqua pesante con un refrigerante ad acqua e acqua pesante come moderatore reattori acqua-acqua con acqua normale come moderatore e refrigerante reattori a gas graffito con refrigerante a gas e moderatore di grafite

La scelta del tipo di reattore prevalentemente utilizzato è determinata principalmente dall'esperienza accumulata nel vettore del reattore, nonché dalla disponibilità del necessario equipaggiamento industriale, riserve di materie prime, ecc. Il reattore e i suoi sistemi di manutenzione includono: il reattore stesso con protezione biologica, scambiatori di calore, pompe o soffianti a gas che fanno circolare il liquido di raffreddamento, tubazioni e valvole per la circolazione del circuito, dispositivi per la ricarica del combustibile nucleare, sistemi di ventilazione speciali, sistemi di raffreddamento di emergenza, ecc. Per proteggere il personale della centrale nucleare dall'esposizione alle radiazioni, il reattore è circondato da protezione biologica, il cui materiale principale è cemento, acqua, sabbia serpentina. L'apparecchiatura del circuito del reattore deve essere completamente sigillata. Centrale nucleare

Risorse di energia alternativa. Energia solare L'energia solare è uno dei tipi di produzione di energia a più alta intensità di materiale. L'uso su larga scala dell'energia solare comporta un enorme aumento del fabbisogno di materiali e, di conseguenza, di risorse di manodopera per l'estrazione di materie prime, il loro arricchimento, la produzione di materiali, la fabbricazione di eliostati, collettori, altre apparecchiature, e il loro trasporto. Energia eolica L'energia delle masse d'aria in movimento è enorme. Le riserve di energia eolica sono più di cento volte maggiori delle riserve di energia idroelettrica di tutti i fiumi del pianeta. I venti soffiano costantemente e ovunque sulla terra. Condizioni climatiche consentire lo sviluppo dell'energia eolica in una vasta area. Grazie agli sforzi di scienziati e ingegneri, è stata creata un'ampia varietà di progetti di moderne turbine eoliche. Energia terrestre L'energia terrestre è adatta non solo per il riscaldamento degli ambienti, come avviene in Islanda, ma anche per la generazione di elettricità. Le centrali elettriche che utilizzano sorgenti termali sotterranee sono in funzione da molto tempo. La prima centrale di questo tipo, ancora a bassa potenza, fu costruita nel 1904 nella cittadina italiana di Larderello. A poco a poco, la capacità della centrale è cresciuta, sono entrate in funzione sempre più nuove unità, sono state utilizzate nuove fonti di acqua calda e oggi la potenza della centrale ha già raggiunto un valore impressionante di 360 mila kilowatt.

Energia solare Energia aerea Energia terrestre

Trasmissione di elettricità I consumatori di elettricità sono ovunque. Viene prodotto in relativamente pochi luoghi vicini a fonti di carburante e risorse idriche. Diventa quindi necessario trasmettere elettricità su distanze che raggiungono talvolta centinaia di chilometri. Ma la trasmissione di elettricità su lunghe distanze è associata perdite notevoli. Il fatto è che, scorrendo attraverso le linee elettriche, la corrente le riscalda. Secondo la legge di Joule-Lenz, l'energia spesa per riscaldare i fili della linea è determinata dalla formula: Q \u003d I 2 Rt dove R è la resistenza della linea. Con una lunga linea, la trasmissione di potenza può diventare generalmente antieconomica. Per ridurre le perdite, è possibile aumentare l'area della sezione trasversale dei fili. Ma con una diminuzione di R di un fattore 100, anche la massa deve essere aumentata di un fattore 100. Tale consumo di metalli non ferrosi non dovrebbe essere consentito. Pertanto, le perdite di energia nella linea si riducono in un altro modo: riducendo la corrente nella linea. Ad esempio, una diminuzione della corrente di un fattore 10 riduce di 100 volte la quantità di calore rilasciata nei conduttori, cioè si ottiene lo stesso effetto di una ponderazione centuplica del filo. Pertanto, i trasformatori step-up sono installati in grandi centrali elettriche. Il trasformatore aumenta la tensione nella linea tanto quanto riduce la corrente. La perdita di potenza in questo caso è piccola. Le centrali elettriche in diverse regioni del paese sono collegate da linee di trasmissione ad alta tensione, formando una rete elettrica comune a cui sono collegati i consumatori. Tale associazione è chiamata sistema di alimentazione. Il sistema di alimentazione garantisce la fornitura ininterrotta di energia ai consumatori, indipendentemente dalla loro ubicazione.

L'uso dell'elettricità in vari campi della scienza La scienza influisce direttamente sullo sviluppo dell'energia e sulla portata dell'elettricità. Circa l'80% della crescita del PIL nei paesi sviluppati è ottenuto attraverso innovazioni tecniche, la maggior parte delle quali sono legate all'uso dell'elettricità. Tutto ciò che è nuovo nel settore, agricoltura e la vita ci arriva grazie ai nuovi sviluppi in vari settori scienza. La maggior parte sviluppi scientifici inizia con calcoli teorici. Ma se nel diciannovesimo secolo questi calcoli erano fatti con carta e penna, allora nell'era della rivoluzione scientifica e tecnologica (rivoluzione scientifica e tecnologica), tutti i calcoli teorici, la selezione e l'analisi dei dati scientifici, e anche l'analisi linguistica delle opere letterarie sono fatto utilizzando computer (computer elettronici), che funzionano ad energia elettrica, la più conveniente per la sua trasmissione a distanza e l'utilizzo. Ma se inizialmente i computer erano usati per calcoli scientifici, ora i computer hanno preso vita dalla scienza. L'elettronica e l'automazione della produzione sono le conseguenze più importanti della "seconda rivoluzione industriale" o "microelettronica" nelle economie dei paesi sviluppati. La scienza nel campo delle comunicazioni e delle comunicazioni si sta sviluppando molto rapidamente. Le comunicazioni satellitari non sono utilizzate solo come mezzo delle comunicazioni internazionali, ma anche nella vita di tutti i giorni - antenne paraboliche non rare nella nostra città. Nuovi mezzi di comunicazione, come la tecnologia in fibra, possono ridurre notevolmente la perdita di elettricità nel processo di trasmissione dei segnali su lunghe distanze. Mezzi completamente nuovi per ottenere sono state create informazioni, la loro accumulazione, elaborazione e trasmissione, che insieme formano una struttura informativa complessa.

Utilizzo di energia elettrica nella produzione Società moderna impossibile da immaginare senza elettrificazione attività di produzione. Già alla fine degli anni '80 oltre 1/3 di tutto il consumo di energia nel mondo veniva effettuato sotto forma di energia elettrica. Entro l'inizio del prossimo secolo, questa proporzione potrebbe aumentare fino a 1/2. Un tale aumento del consumo di elettricità è principalmente associato a un aumento del suo consumo nell'industria. Parte principale imprese industriali funziona con energia elettrica. L'elevato consumo di elettricità è tipico per le industrie ad alta intensità energetica come le industrie metallurgiche, dell'alluminio e dell'ingegneria.

Uso dell'elettricità nella vita di tutti i giorni L'elettricità nella vita di tutti i giorni è un assistente essenziale. Ogni giorno ce ne occupiamo e, probabilmente, non possiamo più immaginare la nostra vita senza di essa. Ricorda l'ultima volta che hai spento la luce, cioè la tua casa non riceveva elettricità, ricorda come hai giurato che non avevi tempo per niente e avevi bisogno di luce, avevi bisogno di una TV, un bollitore e un mucchio di altro elettrodomestici. Dopotutto, se siamo diseccitati per sempre, torneremo semplicemente a quei tempi antichi in cui il cibo veniva cotto sul fuoco e viveva nei freddi wigwam. L'importanza dell'elettricità nella nostra vita può essere coperta con un'intera poesia, è così importante nella nostra vita e ci siamo così abituati. Anche se non ci accorgiamo più che viene nelle nostre case, ma quando è spenta, diventa molto scomodo.

Grazie per l'attenzione

L'energia elettrica viene prodotta a diverse scale centrali elettriche, principalmente con l'ausilio di generatori elettromeccanici ad induzione.

Produzione di energia

Esistono due tipi principali di centrali elettriche:

1. Termico.

2. Idraulico.

Questa divisione è causata dal tipo di motore che fa girare il rotore del generatore. IN termico le centrali elettriche utilizzano il combustibile come fonte di energia: carbone, gas, petrolio, scisti bituminosi, olio combustibile. Il rotore è azionato da turbine a gas a vapore.

Le più economiche sono le centrali termoelettriche a turbina a vapore (TPP). La loro massima efficienza raggiunge il 70%. Ciò tiene conto del fatto che il vapore di scarico viene utilizzato nelle imprese industriali.

Sul centrali idroelettriche l'energia potenziale dell'acqua viene utilizzata per ruotare il rotore. Il rotore è azionato da turbine idrauliche. La potenza della stazione dipenderà dalla pressione e dalla massa d'acqua che passa attraverso la turbina.

Consumo di elettricità

L'energia elettrica viene utilizzata quasi ovunque. Naturalmente, la maggior parte dell'elettricità prodotta proviene dall'industria. Inoltre, i trasporti saranno un importante consumatore.

Molte linee ferroviarie sono passate da tempo alla trazione elettrica. Illuminazione di abitazioni, strade cittadine, esigenze industriali e domestiche di villaggi e villaggi: tutto questo è anche un grande consumatore di elettricità.

Gran parte dell'elettricità ricevuta viene convertita in energia meccanica. Tutti i meccanismi utilizzati nell'industria sono azionati da motori elettrici. Ci sono abbastanza consumatori di elettricità e sono ovunque.

E l'elettricità viene prodotta solo in pochi posti. Sorge la domanda sulla trasmissione di elettricità e su lunghe distanze. Quando si trasmette su lunghe distanze, c'è molta perdita di potenza. Principalmente si tratta di perdite dovute al riscaldamento dei cavi elettrici.

Secondo la legge di Joule-Lenz, l'energia spesa per il riscaldamento si calcola con la formula:

Poiché è quasi impossibile ridurre la resistenza a un livello accettabile, è necessario ridurre la forza attuale. Per fare ciò, aumentare la tensione. Di solito ci sono generatori step-up alle stazioni e trasformatori step-down all'estremità delle linee di trasmissione. E già da loro l'energia si disperde ai consumatori.

Il fabbisogno di energia elettrica è in costante aumento. Esistono due modi per soddisfare la domanda di aumento dei consumi:

1. Costruzione di nuove centrali elettriche

2. Uso di tecnologie avanzate.

Uso efficiente dell'elettricità

Il primo modo è costoso. un largo numero risorse edili e finanziarie. Ci vogliono diversi anni per costruire una centrale elettrica. Inoltre, ad esempio, le centrali termoelettriche consumano molte risorse naturali non rinnovabili e danneggiano l'ambiente naturale.

Generazione di energia elettrica La corrente elettrica viene generata in generatori-dispositivi che convertono l'energia in una forma o nell'altra in energia elettrica. Il ruolo predominante nel nostro tempo è svolto dai generatori di induzione elettromeccanici. corrente alternata. Lì l'energia meccanica viene convertita in energia elettrica. La corrente elettrica viene generata in generatori-dispositivi che convertono l'energia in una forma o nell'altra in energia elettrica. Il ruolo predominante nel nostro tempo è svolto dagli alternatori elettromeccanici a induzione. Lì l'energia meccanica viene convertita in energia elettrica. Il generatore è composto da Il generatore è composto da magnete permanente, che crea un campo magnetico e un avvolgimento in cui viene indotto un EMF variabile. un magnete permanente che crea un campo magnetico e un avvolgimento in cui viene indotto un EMF alternato.

Trasformatori Un TRANSFORMER è un dispositivo che converte la corrente alternata di una tensione in corrente alternata di un'altra tensione a frequenza costante. Nel caso più semplice, il trasformatore è costituito da un nucleo d'acciaio chiuso, su cui sono poste due bobine con avvolgimenti di filo. Quello degli avvolgimenti che è collegato ad una sorgente di tensione alternata è detto primario, e quello a cui è collegato il “carico”, cioè i dispositivi che consumano energia elettrica, è detto secondario. L'azione del trasformatore si basa sul fenomeno induzione elettromagnetica.

Produzione di elettricità L'elettricità è prodotta in grandi e piccole centrali elettriche principalmente per mezzo di generatori elettromeccanici ad induzione. Esistono diversi tipi di centrali elettriche: centrali termiche, idroelettriche e nucleari. Centrali termoelettriche centrali termoelettriche

Consumo di elettricità Il principale consumatore di elettricità è l'industria, che rappresenta circa il 70% dell'elettricità prodotta. Anche i trasporti sono un grande consumatore. Qualunque cosa grande quantità linee ferroviarie da convertire a trazione elettrica. Quasi tutti i villaggi e i villaggi ricevono elettricità da centrali elettriche statali per esigenze industriali e domestiche. Circa un terzo dell'energia elettrica consumata dall'industria viene utilizzata per scopi tecnologici (saldatura elettrica, riscaldamento elettrico e fusione dei metalli, elettrolisi, ecc.).

Trasmissione di energia elettrica La trasmissione di energia è associata a perdite significative: elettricità riscalda i cavi delle linee elettriche. Con linee molto lunghe, la trasmissione di potenza può diventare antieconomica. Poiché la potenza attuale è proporzionale al prodotto dell'intensità della corrente e della tensione, per mantenere la potenza trasmessa è necessario aumentare la tensione nella linea di trasmissione. Pertanto, i trasformatori step-up sono installati in grandi centrali elettriche. Aumentano la tensione nella linea tanto quanto riducono l'intensità della corrente. Per l'utilizzo diretto dell'elettricità, alle estremità della linea sono installati trasformatori step-down. Trasformatore step-up Trasformatore step-down Trasformatore step-down Trasformatore step-down All'utenza Generatore 11 kV 110 kV 35 kV 6 kV Linea di trasmissione Linea di trasmissione Linea di trasmissione 35 kV 6 kV 220 V

Uso efficace Elettricità La domanda di elettricità è in costante aumento. Questa esigenza può essere soddisfatta in due modi. Il modo più naturale ea prima vista l'unico è la costruzione di nuove potenti centrali elettriche. Ma i TPP consumano risorse non rinnovabili Risorse naturali, e anche causare gravi danni all'equilibrio ecologico del nostro pianeta. Alta tecnologia permetterti di soddisfare il tuo fabbisogno energetico in modo diverso. La priorità dovrebbe essere data all'aumento dell'efficienza nell'uso dell'elettricità, piuttosto che all'aumento della capacità delle centrali elettriche.

astratto

in fisica

sul tema "Produzione, trasmissione e utilizzo dell'energia elettrica"

Studenti di 11a classe A

MOU scuola numero 85

Caterina.

Insegnante:

2003

Piano astratto.

Introduzione.

1. Produzione di energia.

1. tipi di centrali elettriche.

2. risorse di energia alternativa.

2. Trasmissione di elettricità.

trasformatori.

Introduzione.

La nascita dell'energia è avvenuta diversi milioni di anni fa, quando le persone hanno imparato a usare il fuoco. Il fuoco dava loro calore e luce, era fonte di ispirazione e ottimismo, un'arma contro nemici e animali selvatici, un rimedio, un assistente in agricoltura, un conservante alimentare, strumento tecnologico eccetera.

Apparve il bellissimo mito di Prometeo, che diede fuoco alle persone Grecia antica molto più tardi, in molte parti del mondo, furono padroneggiati metodi piuttosto sofisticati per la gestione del fuoco, la sua produzione ed estinzione, la conservazione del fuoco e l'uso razionale del combustibile.

Per molti anni il fuoco è stato mantenuto bruciando fonti energetiche vegetali (legna, arbusti, canneti, erba, alghe secche, ecc.), poi si è scoperto che per mantenere il fuoco era possibile utilizzare sostanze fossili: carbone, petrolio , scisto, torba.

Oggi l'energia rimane la componente principale della vita umana. Permette di creare vari materiali, è uno dei principali fattori nello sviluppo di nuove tecnologie. In poche parole, senza padroneggiare vari tipi di energia, una persona non è in grado di esistere pienamente.

Produzione di energia.

Tipi di centrali elettriche.

Centrale termica (TPP), centrale elettrica che genera energia elettrica a seguito della conversione dell'energia termica rilasciata durante la combustione di combustibili fossili. Le prime centrali termiche apparvero alla fine dell'800 e si diffusero. A metà degli anni '70 del 20° secolo, le centrali termoelettriche erano il tipo principale di centrali elettriche.

Nelle centrali termoelettriche, l'energia chimica del combustibile viene convertita prima in energia meccanica e poi in energia elettrica. Il carburante per una tale centrale elettrica può essere carbone, torba, gas, scisti bituminosi, olio combustibile.

Le centrali termiche sono suddivise in condensazione(IES), progettato per generare solo energia elettrica, e centrali termoelettriche combinate(CHP), producendo oltre all'energia elettrica calore sotto forma di acqua calda e vapore. I grandi IES di importanza distrettuale sono chiamati centrali elettriche distrettuali statali (GRES).

Il diagramma schematico più semplice di un IES a carbone è mostrato nella figura. Il carbone viene immesso nel bunker del carburante 1 e da esso nell'impianto di frantumazione 2, dove si trasforma in polvere. La polvere di carbone entra nel forno del generatore di vapore (caldaia a vapore) 3, che ha un sistema di tubi in cui circola acqua purificata chimicamente, chiamata acqua di alimentazione. Nella caldaia, l'acqua si riscalda, evapora e il vapore saturo risultante viene portato a una temperatura di 400-650 ° C e, a una pressione di 3-24 MPa, entra nella turbina a vapore 4 attraverso la tubazione del vapore. i parametri dipendono dalla potenza delle unità.

Le centrali termiche a condensazione hanno una bassa efficienza (30-40%), poiché la maggior parte dell'energia viene persa con i gas di scarico e l'acqua di raffreddamento del condensatore. È vantaggioso costruire IES nelle immediate vicinanze dei siti di estrazione del carburante. Allo stesso tempo, i consumatori di elettricità possono trovarsi a una distanza considerevole dalla stazione.

centrale termoelettrica combinata differisce dalla stazione di condensazione per una speciale turbina termica e di potenza con estrazione del vapore installata su di essa. Al CHPP, una parte del vapore viene completamente utilizzata nella turbina per generare elettricità nel generatore 5 e poi entra nel condensatore 6, mentre l'altra parte, che ha una temperatura e una pressione elevate, viene prelevata dallo stadio intermedio del turbina e utilizzato per la fornitura di calore. La pompa di condensa 7 attraverso il disaeratore 8 e quindi la pompa di alimentazione 9 viene alimentata nel generatore di vapore. La quantità di vapore estratta dipende dal fabbisogno di energia termica delle imprese.

L'efficienza della cogenerazione raggiunge il 60-70%. Tali stazioni sono solitamente costruite vicino ai consumatori: imprese industriali o aree residenziali. Molto spesso lavorano con carburante importato.

Significativamente meno diffuso stazioni termali da turbina a gas(GTPS), vapore-gas(PGES) e impianti diesel.

Il gas o il combustibile liquido viene bruciato nella camera di combustione del GTPP; i prodotti della combustione con una temperatura di 750-900 ºС entrano nella turbina a gas che fa ruotare il generatore elettrico. L'efficienza di tali centrali termiche è solitamente del 26-28%, la potenza arriva fino a diverse centinaia di MW . I GTPP vengono solitamente utilizzati per coprire i picchi di carico elettrico. L'efficienza di SGPP può raggiungere il 42 - 43%.

Le più economiche sono le grandi centrali termoelettriche a turbina a vapore (TPP in breve). La maggior parte delle centrali termiche nel nostro paese utilizza la polvere di carbone come combustibile. Occorrono diverse centinaia di grammi di carbone per generare 1 kWh di elettricità. In una caldaia a vapore, oltre il 90% dell'energia rilasciata dal combustibile viene trasferita al vapore. Nella turbina, l'energia cinetica dei getti di vapore viene trasferita al rotore. L'albero della turbina è rigidamente collegato all'albero del generatore.

Le moderne turbine a vapore per centrali termiche sono macchine molto avanzate, ad alta velocità, altamente economiche con una lunga durata. La loro potenza in versione monoalbero raggiunge 1 milione 200 mila kW, e questo non è il limite. Tali macchine sono sempre multistadio, cioè hanno solitamente diverse decine di dischi con lame funzionanti e altrettante, davanti a ciascun disco, di gruppi di ugelli attraverso i quali scorre un getto di vapore. La pressione e la temperatura del vapore vengono gradualmente ridotte.

Dal corso di fisica è noto che l'efficienza dei motori termici aumenta con l'aumento della temperatura iniziale del fluido di lavoro. Pertanto, il vapore che entra nella turbina viene portato a parametri elevati: la temperatura arriva quasi fino a 550°C e la pressione arriva fino a 25 MPa. L'efficienza del TPP raggiunge il 40%. La maggior parte dell'energia viene persa insieme al vapore di scarico caldo.

Centrale idroelettrica (HPP), un complesso di strutture e apparecchiature attraverso le quali l'energia del flusso d'acqua viene convertita in energia elettrica. HPP è costituito da un circuito in serie strutture idrauliche, fornendo la necessaria concentrazione del flusso d'acqua e la creazione di pressione, e apparecchiature elettriche che convertono l'energia dell'acqua che si muove sotto pressione in energia meccanica di rotazione, che, a sua volta, viene convertita in energia elettrica.

La testata della centrale idroelettrica è creata dalla concentrazione della caduta del fiume nel tratto utilizzato dalla diga, oppure derivazione, o diga e derivazione insieme. L'apparecchiatura di alimentazione principale dell'HPP si trova nell'edificio HPP: nella sala macchine della centrale - unità idrauliche, apparecchiature ausiliarie, dispositivi automatici di controllo e monitoraggio; nel posto di controllo centrale - la console operatore-dispatcher o gestore di una centrale idroelettrica. Potenziamento cabina di trasformazione ubicati sia all'interno dell'edificio della centrale che in edifici separati o in aree aperte. Dispositivi di distribuzione spesso situato in un'area aperta. L'edificio della centrale può essere suddiviso in sezioni con una o più unità e apparecchiature ausiliarie, separate dalle parti adiacenti dell'edificio. Viene creato un sito di montaggio presso la costruzione dell'HPP o al suo interno per il montaggio e la riparazione di varie apparecchiature e per le operazioni di manutenzione ausiliaria dell'HPP.

Di capacità installata(in MW) distinguere tra centrali idroelettriche potente(St. 250), medio(fino a 25) e piccolo(fino a 5). La potenza della centrale idroelettrica dipende dalla pressione (la differenza tra i livelli di monte e valle ), la portata dell'acqua utilizzata nelle turbine idrauliche e l'efficienza dell'unità idraulica. Per una serie di ragioni (dovute, ad esempio, a variazioni stagionali del livello dell'acqua nei serbatoi, variabilità del carico del sistema elettrico, riparazione di unità idroelettriche o strutture idrauliche, ecc.), la pressione e il flusso dell'acqua sono costantemente cambia e, inoltre, il flusso cambia quando si regola la potenza dell'HPP. Ci sono cicli annuali, settimanali e giornalieri della modalità di funzionamento HPP.

In base alla pressione massima utilizzata, gli HPP sono suddivisi in alta pressione(oltre 60 m), media pressione(da 25 a 60 m) e bassa pressione(dalle 3 alle 25 m). Sui fiumi pianeggianti, la pressione raramente supera i 100 m, in condizioni di montagna, attraverso la diga, è possibile creare pressioni fino a 300 m e altro, e con l'aiuto della derivazione - fino al 1500 m. La suddivisione della centrale idroelettrica in base alla pressione utilizzata è approssimativa, condizionale.

Secondo lo schema di utilizzo delle risorse idriche e la concentrazione di pressione, gli HPP sono generalmente suddivisi in canale, vicino a diga, deviazione con derivazione in pressione e non, stoccaggio misto, pompato e marea.

Negli HPP run-of-river e near-dam, la pressione dell'acqua è creata da una diga che blocca il fiume e alza il livello dell'acqua a monte. Allo stesso tempo, sono inevitabili alcune inondazioni della valle del fiume. Le centrali idroelettriche ad acqua fluente e in prossimità di dighe sono costruite sia su fiumi di acque basse a bassa quota che su fiumi di montagna, in strette valli compresse. Gli HPP run-of-river sono caratterizzati da testa fino a 30-40 m.

A pressioni più elevate, non è pratico trasferire la pressione idrostatica dell'acqua all'edificio della centrale elettrica. In questo caso, il tipo diga A valle della diga è attigua la centrale idroelettrica, in cui il fronte in pressione è sbarrato da una diga per tutta la sua lunghezza, e l'edificio della centrale idroelettrica è posto dietro la diga.

Un altro tipo di layout vicino alla diga La centrale idroelettrica corrisponde a condizioni montuose con portate fluviali relativamente basse.

IN derivativo La concentrazione idroelettrica della caduta del fiume è creata per derivazione; l'acqua all'inizio del tratto utilizzato del fiume è deviata dal canale fluviale da un condotto, con pendenza notevolmente inferiore alla pendenza media del fiume in questo tratto e con raddrizzamento delle curve e dei tornanti del canale. La fine della derivazione viene portata nella posizione dell'edificio HPP. Le acque reflue vengono restituite al fiume o alimentate al successivo HPP di deviazione. La derivazione è vantaggiosa quando la pendenza del fiume è alta.

Un posto speciale tra gli HPP è occupato da centrali ad accumulo di pompaggio(PSPP) e centrali di marea(PSE). La costruzione di una centrale ad accumulo di pompaggio è dovuta alla crescente domanda di potenza di picco nei grandi sistemi energetici, che determina la capacità di generazione richiesta per coprire i picchi di carico. La capacità della centrale ad accumulo di pompaggio di accumulare energia si basa sul fatto che l'energia elettrica libera nel sistema di alimentazione per un certo periodo di tempo viene utilizzata dagli accumulatori di pompaggio che, operando in modalità pompa, pompano acqua da il serbatoio nel pool di stoccaggio superiore. Durante i picchi di carico, l'energia accumulata ritorna al sistema elettrico (entra l'acqua dalla vasca superiore condotta forzata e fa ruotare le unità idrauliche operanti nella modalità generatore di corrente).

I PES convertono l'energia delle maree in energia elettrica. L'energia elettrica delle centrali idroelettriche di marea, a causa di alcune caratteristiche legate alla natura periodica delle maree, può essere utilizzata solo nei sistemi di alimentazione in combinazione con l'energia delle centrali di regolazione, che compensano le interruzioni di corrente delle centrali di marea durante il giorno o mesi.

La caratteristica più importante delle risorse idroelettriche rispetto alle risorse combustibili ed energetiche è il loro continuo rinnovamento. La mancanza di bisogno di carburante per gli HPP determina il basso costo dell'elettricità generata negli HPP. Pertanto, la realizzazione di centrali idroelettriche, nonostante significativi e specifici investimenti di capitale per 1 kW capacità installata e lunghi tempi di costruzione, era ed è di grande importanza, soprattutto quando è associato all'ubicazione di industrie ad alta intensità elettrica.

Centrale nucleare (NPP), una centrale elettrica in cui l'energia atomica (nucleare) viene convertita in energia elettrica. Il generatore di corrente di una centrale nucleare è un reattore nucleare. Il calore che viene rilasciato nel reattore a seguito di una reazione a catena di fissione dei nuclei di alcuni elementi pesanti, poi, proprio come nelle centrali termiche convenzionali (TPP), viene convertito in energia elettrica. A differenza delle centrali termoelettriche che funzionano a combustibili fossili, le centrali nucleari funzionano combustibile nucleare(basato su 233 U, 235 U, 239 Pu). È stato stabilito che le risorse energetiche mondiali di combustibile nucleare (uranio, plutonio, ecc.) superano notevolmente le risorse energetiche delle riserve naturali di combustibile organico (petrolio, carbone, gas naturale, ecc.). Ciò apre ampie prospettive per soddisfare la domanda in rapida crescita di carburante. Inoltre, è necessario tenere conto del consumo sempre crescente di carbone e petrolio per gli scopi tecnologici dell'industria chimica mondiale, che sta diventando un serio concorrente delle centrali termoelettriche. Nonostante la scoperta di nuovi giacimenti di combustibile organico e il miglioramento dei metodi per la sua produzione, il mondo tende ad aumentare relativamente il suo costo. Questo crea le condizioni più difficili per i paesi con riserve limitate di combustibili fossili. È evidente la necessità di un rapido sviluppo dell'energia nucleare, che già occupa un posto di rilievo nel bilancio energetico di numerosi paesi industrializzati del mondo.

Diagramma schematico di una centrale nucleare con reattore nucleare, avente raffreddamento ad acqua, è mostrato in fig. 2. Calore generato in nucleo reattore liquido di raffreddamento, viene aspirata dall'acqua del 1° circuito, che viene pompata attraverso il reattore da una pompa di circolazione. L'acqua riscaldata dal reattore entra nello scambiatore di calore (generatore di vapore) 3, dove cede il calore ricevuto nel reattore all'acqua del 2° circuito. L'acqua del 2° circuito evapora nel generatore di vapore e si forma vapore che entra nella turbina 4.

Molto spesso, nelle centrali nucleari vengono utilizzati 4 tipi di reattori a neutroni termici:

1) acqua-acqua con acqua normale come moderatore e refrigerante;

2) acqua di grafite con acqua di raffreddamento e moderatore di grafite;

3) acqua pesante con un refrigerante ad acqua e acqua pesante come moderatore;

4) graffito - gas con un refrigerante a gas e un moderatore di grafite.

La scelta del tipo di reattore prevalentemente utilizzato è determinata principalmente dall'esperienza accumulata nel reattore vettore, nonché dalla disponibilità delle attrezzature industriali necessarie, delle materie prime, ecc.

Il reattore e i suoi sistemi di supporto includono: il reattore stesso con biologico protezione , scambiatori di calore, pompe o impianti di soffiaggio del gas che fanno circolare il liquido di raffreddamento, tubazioni e raccordi per la circolazione del circuito, dispositivi per la ricarica del combustibile nucleare, sistemi di ventilazione speciale, raffreddamento di emergenza, ecc.

Per proteggere il personale della centrale nucleare dall'esposizione alle radiazioni, il reattore è circondato da una protezione biologica, il cui materiale principale è cemento, acqua, sabbia a serpentina. L'apparecchiatura del circuito del reattore deve essere completamente sigillata. È previsto un sistema per monitorare i punti di possibile perdita del liquido di raffreddamento, vengono prese misure affinché la comparsa di perdite e rotture nel circuito non comporti emissioni radioattive e inquinamento dei locali della centrale nucleare e dell'area circostante. L'aria radioattiva e una piccola quantità di vapore del refrigerante, a causa della presenza di perdite dal circuito, vengono rimossi dai locali incustoditi della centrale nucleare sistema speciale ventilazione, in cui, per escludere la possibilità di inquinamento atmosferico, sono previsti filtri di pulizia e contenitori di gas. Il servizio di controllo dosimetrico monitora il rispetto delle norme di radioprotezione da parte del personale della centrale nucleare.

Le centrali nucleari, che sono le più aspetto moderno le centrali elettriche presentano una serie di vantaggi significativi rispetto ad altre tipologie di centrali elettriche: in condizioni di normale esercizio non inquinano assolutamente ambiente, non richiedono vincolanti alla fonte delle materie prime e, di conseguenza, possono essere collocati pressoché ovunque. Le nuove unità di potenza hanno una capacità di quasi uguale potenza in media, tuttavia, il fattore di utilizzo della capacità installata nelle centrali nucleari (80%) supera significativamente quello degli HPP o dei TPP.

Non ci sono praticamente inconvenienti significativi delle centrali nucleari in condizioni operative normali. Tuttavia, non si può non notare il pericolo delle centrali nucleari in possibili circostanze di forza maggiore: terremoti, uragani, ecc. - qui vecchi modelli di unità di potenza rappresentano un potenziale pericolo di contaminazione da radiazioni dei territori a causa del surriscaldamento incontrollato del reattore.

Risorse di energia alternativa.

Energia del sole.

Di recente, l'interesse per il problema dell'utilizzo dell'energia solare è aumentato vertiginosamente, perché il potenziale energetico basato sull'uso della radiazione solare diretta è estremamente elevato.

Il più semplice collettore di radiazione solare è un foglio di metallo annerito (solitamente alluminio), all'interno del quale sono presenti tubi con un liquido che circola al suo interno. Riscaldato dall'energia solare assorbita dal collettore, il liquido viene fornito per l'utilizzo diretto.

L'energia solare è uno dei tipi di produzione di energia a più alta intensità di materiale. L'uso su larga scala dell'energia solare comporta un enorme aumento del fabbisogno di materiali e, di conseguenza, di risorse di manodopera per l'estrazione di materie prime, il loro arricchimento, la produzione di materiali, la fabbricazione di eliostati, collettori, altre apparecchiature, e il loro trasporto.

Finora l'energia elettrica generata dai raggi solari è molto più costosa di quella ottenuta con i metodi tradizionali. Gli scienziati sperano che gli esperimenti che effettueranno presso strutture e stazioni sperimentali aiuteranno a risolvere non solo problemi tecnici, ma anche economici.

energia eolica.

L'energia delle masse d'aria in movimento è enorme. Le riserve di energia eolica sono più di cento volte maggiori delle riserve di energia idroelettrica di tutti i fiumi del pianeta. I venti soffiano costantemente e ovunque sulla terra. Le condizioni climatiche consentono lo sviluppo dell'energia eolica in una vasta area.

Ma al giorno d'oggi, i motori eolici coprono solo un millesimo del fabbisogno energetico mondiale. Ecco perché la progettazione della ruota eolica, cuore di ogni impianto eolico, coinvolge i costruttori di aeromobili che sono in grado di scegliere il profilo della pala più appropriato e studiarlo in galleria del vento. Grazie agli sforzi di scienziati e ingegneri, è stata creata un'ampia varietà di progetti di moderne turbine eoliche.

Energia terrestre.

Sin dai tempi antichi, le persone hanno saputo delle manifestazioni elementari di energia gigantesca in agguato nelle profondità il globo. La memoria dell'umanità conserva leggende su catastrofiche eruzioni vulcaniche che hanno causato milioni di vittime umane, hanno cambiato in modo irriconoscibile l'aspetto di molti luoghi sulla Terra. La potenza dell'eruzione anche di un vulcano relativamente piccolo è colossale, supera molte volte la potenza delle più grandi centrali elettriche create dalle mani dell'uomo. È vero, non c'è bisogno di parlare dell'uso diretto dell'energia delle eruzioni vulcaniche, le persone non hanno ancora l'opportunità di frenare questo elemento recalcitrante.

L'energia della Terra è adatta non solo per il riscaldamento degli ambienti, come avviene in Islanda, ma anche per la generazione di elettricità. Le centrali elettriche che utilizzano sorgenti termali sotterranee sono in funzione da molto tempo. La prima centrale di questo tipo, ancora a bassa potenza, fu costruita nel 1904 nella cittadina italiana di Larderello. A poco a poco, la capacità della centrale è cresciuta, sono entrate in funzione sempre più nuove unità, sono state utilizzate nuove fonti di acqua calda e oggi la potenza della centrale ha già raggiunto un valore impressionante di 360 mila kilowatt.

Trasmissione di elettricità.

Trasformatori.

Hai acquistato un frigorifero ZIL. Il venditore ti ha avvertito che il frigorifero è progettato per una tensione di rete di 220 V. E in casa tua la tensione di rete è di 127 V. Una situazione di stallo? Affatto. Devo solo fare costo aggiuntivo e compra un trasformatore.

Trasformatore- un dispositivo molto semplice che permette sia di aumentare che di diminuire la tensione. La conversione AC viene eseguita utilizzando trasformatori. Per la prima volta, i trasformatori furono usati nel 1878 dallo scienziato russo P.N. Yablochkov per alimentare le "candele elettriche" da lui inventate, una nuova fonte di luce per l'epoca. L'idea di P. N. Yablochkov è stata sviluppata da I. F. Usagin, un dipendente dell'Università di Mosca, che ha progettato trasformatori migliorati.

Il trasformatore è costituito da un nucleo di ferro chiuso, su cui sono poste due (a volte più) bobine con avvolgimenti di filo (Fig. 1). Uno degli avvolgimenti, chiamato primario, è collegato a una sorgente di tensione alternata. Il secondo avvolgimento, a cui è collegato il "carico", ovvero dispositivi e dispositivi che consumano energia elettrica, è detto secondario.

L'azione del trasformatore si basa sul fenomeno dell'induzione elettromagnetica. Quando una corrente alternata passa attraverso l'avvolgimento primario, nel nucleo di ferro appare un flusso magnetico alternato, che eccita l'EMF di induzione in ciascun avvolgimento. Inoltre, il valore istantaneo della fem di induzione ein ogni giro dell'avvolgimento primario o secondario secondo la legge di Faraday è determinato dalla formula:

e = -Δ F/Δ T

Se F= Ф 0 сosωt, allora

e = ω Ф 0peccatoω T, o

e =e 0 peccatoω T ,

dove e 0 \u003d ω Ф 0 - l'ampiezza dell'EMF in un giro.

Nell'avvolgimento primario, che ha p 1 giri, induzione totale fem e 1 è uguale a n 1 e.

C'è EMF totale nell'avvolgimento secondario. e 2è uguale a n 2 e, dove p 2è il numero di giri di questo avvolgimento.

Quindi ne consegue che

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

Somma di tensione tu 1 , applicato all'avvolgimento primario e all'EMF e 1 deve essere uguale alla caduta di tensione nell'avvolgimento primario:

tu 1 + e 1 = io 1 R 1 , dove R 1 è la resistenza attiva dell'avvolgimento, e io 1 è la corrente in esso. Questa equazione segue direttamente dall'equazione generale. Di solito la resistenza attiva dell'avvolgimento è piccola e un membro io 1 R 1 può essere trascurato. Ecco perché

tu 1 ≈ - e 1. (2)

Quando l'avvolgimento secondario del trasformatore è aperto, la corrente non scorre al suo interno e avviene la relazione:

tu 2 ≈ - e 2 . (3)

Poiché i valori istantanei della fem e 1 e e 2 cambiamento di fase, il loro rapporto nella formula (1) può essere sostituito dal rapporto dei valori effettivi e 1 ee 2 questi EMF o, tenendo conto delle uguaglianze (2) e (3), il rapporto tra i valori di tensione effettivi U 1 e tu 2 .

u 1 /U 2 = e 1 / e 2 = n 1 / n 2 = K. (4)

Valore K chiamato rapporto di trasformazione. Se K>1, quindi il trasformatore è abbassato, con K<1 - crescente.

Quando il circuito dell'avvolgimento secondario è chiuso, la corrente scorre al suo interno. Poi la relazione tu 2 ≈ - e 2 non è più soddisfatto esattamente e, di conseguenza, il collegamento tra U 1 e tu 2 diventa più complesso che nell'equazione (4).

Secondo la legge di conservazione dell'energia, la potenza nel circuito primario deve essere uguale alla potenza nel circuito secondario:

u 1 io 1 = u 2 io 2, (5)

dove io 1 e io 2 - valori effettivi della forza negli avvolgimenti primari e secondari.

Quindi ne consegue che

u 1 /U 2 = io 1 / io 2 . (6)

Ciò significa che aumentando più volte la tensione con l'aiuto di un trasformatore, riduciamo la corrente della stessa quantità (e viceversa).

A causa delle inevitabili perdite di energia per la generazione di calore negli avvolgimenti e nel nucleo di ferro, le equazioni (5) e (6) sono approssimativamente soddisfatte. Tuttavia, nei moderni trasformatori ad alta potenza, le perdite totali non superano il 2-3%.

Nella pratica quotidiana, hai spesso a che fare con i trasformatori. Oltre a quei trasformatori che usiamo, volenti o nolenti, a causa del fatto che i dispositivi industriali sono progettati per una tensione e un'altra viene utilizzata nella rete cittadina, oltre a loro, dobbiamo occuparci di bobine per auto. La bobina è un trasformatore step-up. Per creare una scintilla che accenda la miscela di lavoro, è necessaria un'alta tensione, che otteniamo dalla batteria dell'auto, dopo aver prima trasformato la corrente continua della batteria in corrente alternata tramite un interruttore. È facile notare che, fino alla perdita di energia utilizzata per riscaldare il trasformatore, all'aumentare della tensione diminuisce la corrente e viceversa.

Le saldatrici richiedono trasformatori step-down. La saldatura richiede correnti molto elevate e il trasformatore della saldatrice ha un solo giro di uscita.

Probabilmente hai notato che il nucleo del trasformatore è costituito da sottili lamiere di acciaio. Questo viene fatto per non perdere energia durante la conversione della tensione. Nel materiale in fogli, le correnti parassite avranno un ruolo minore rispetto al materiale solido.

In casa hai a che fare con piccoli trasformatori. Per quanto riguarda i potenti trasformatori, sono strutture enormi. In questi casi, il nucleo con gli avvolgimenti viene posto in una vasca riempita con olio di raffreddamento.

Trasmissione di elettricità

I consumatori di elettricità sono ovunque. Viene prodotto in relativamente pochi luoghi vicini a fonti di carburante e risorse idriche. Diventa quindi necessario trasmettere elettricità su distanze che raggiungono talvolta centinaia di chilometri.

Ma la trasmissione di elettricità su lunghe distanze è associata a perdite significative. Il fatto è che, scorrendo attraverso le linee elettriche, la corrente le riscalda. Secondo la legge di Joule-Lenz, l'energia spesa per riscaldare i fili della linea è determinata dalla formula

dove R è la resistenza di linea. Con una lunga linea, la trasmissione di potenza può diventare generalmente antieconomica. Per ridurre le perdite, puoi, ovviamente, seguire il percorso di riduzione della resistenza R della linea aumentando l'area della sezione trasversale dei fili. Ma per ridurre R, ad esempio, di un fattore 100, anche la massa del filo deve essere aumentata di un fattore 100. È chiaro che non si può permettere un dispendio così elevato di costosi metalli non ferrosi, per non parlare delle difficoltà di fissaggio di fili pesanti su alberi alti, ecc. Pertanto, le perdite di energia nella linea si riducono in un altro modo: riducendo la corrente in linea. Ad esempio, una diminuzione della corrente di un fattore 10 riduce di 100 volte la quantità di calore rilasciata nei conduttori, cioè si ottiene lo stesso effetto di una ponderazione centuplica del filo.

Poiché la potenza attuale è proporzionale al prodotto dell'intensità della corrente e della tensione, per mantenere la potenza trasmessa è necessario aumentare la tensione nella linea di trasmissione. Inoltre, più lunga è la linea di trasmissione, più redditizio è utilizzare una tensione maggiore. Quindi, ad esempio, nella linea di trasmissione ad alta tensione Volzhskaya HPP - Mosca, viene utilizzata una tensione di 500 kV. Nel frattempo vengono costruiti generatori di corrente alternata per tensioni non superiori a 16-20 kV, poiché una tensione maggiore richiederebbe l'adozione di accorgimenti speciali più complessi per isolare gli avvolgimenti e altre parti dei generatori.

Pertanto, i trasformatori step-up sono installati in grandi centrali elettriche. Il trasformatore aumenta la tensione nella linea tanto quanto riduce la corrente. La perdita di potenza in questo caso è piccola.

Per l'utilizzo diretto dell'energia elettrica nei motori dell'azionamento elettrico delle macchine utensili, nella rete di illuminazione e per altri scopi, la tensione ai capi della linea deve essere ridotta. Ciò si ottiene utilizzando trasformatori step-down. Inoltre, di solito si verifica una diminuzione della tensione e, di conseguenza, un aumento della forza della corrente in più fasi. Ad ogni stadio, la tensione si riduce e l'area coperta dalla rete elettrica si allarga. Lo schema di trasmissione e distribuzione dell'energia elettrica è mostrato in figura.

Le centrali elettriche in diverse regioni del paese sono collegate da linee di trasmissione ad alta tensione, formando una rete elettrica comune a cui sono collegati i consumatori. Tale associazione è chiamata sistema di alimentazione. Il sistema di alimentazione garantisce la fornitura ininterrotta di energia ai consumatori, indipendentemente dalla loro ubicazione.

L'uso dell'elettricità.

L'uso dell'energia elettrica in vari campi della scienza.

Il XX secolo è diventato un secolo in cui la scienza invade tutte le sfere della società: economia, politica, cultura, istruzione, ecc. Naturalmente, la scienza influenza direttamente lo sviluppo dell'energia e la portata dell'elettricità. Da un lato, la scienza contribuisce all'ampliamento del campo di applicazione dell'energia elettrica e quindi ne aumenta il consumo, ma dall'altro, in un'era in cui l'uso illimitato di risorse energetiche non rinnovabili rappresenta un pericolo per le generazioni future, lo sviluppo delle tecnologie di risparmio energetico e la loro implementazione nella vita diventano un compito urgente della scienza.

Consideriamo queste domande su esempi concreti. Circa l'80% della crescita del PIL (prodotto interno lordo) nei paesi sviluppati è ottenuto attraverso l'innovazione tecnica, la maggior parte della quale è legata all'uso dell'elettricità. Tutto ciò che è nuovo nell'industria, nell'agricoltura e nella vita quotidiana ci arriva grazie ai nuovi sviluppi in vari rami della scienza.

Ora sono utilizzati in tutti i settori dell'attività umana: per la registrazione e l'archiviazione di informazioni, la creazione di archivi, la preparazione e la modifica di testi, l'esecuzione di disegni e lavori grafici, l'automazione della produzione e dell'agricoltura. L'elettronizzazione e l'automazione della produzione sono le conseguenze più importanti della "seconda rivoluzione industriale" o "microelettronica" nelle economie dei paesi sviluppati. Lo sviluppo dell'automazione integrata è direttamente correlato alla microelettronica, una fase qualitativamente nuova di cui è iniziata dopo l'invenzione nel 1971 del microprocessore, un dispositivo logico microelettronico integrato in vari dispositivi per controllarne il funzionamento.

I microprocessori hanno accelerato la crescita della robotica. La maggior parte dei robot oggi in uso appartiene alla cosiddetta prima generazione e viene utilizzata per saldatura, taglio, pressatura, rivestimento, ecc. I robot di seconda generazione che li sostituiscono sono dotati di dispositivi per il riconoscimento dell'ambiente. E i robot: gli "intellettuali" della terza generazione "vedranno", "sentiranno", "sentiranno". Scienziati e ingegneri chiamano l'energia nucleare, l'esplorazione spaziale, i trasporti, il commercio, il deposito, l'assistenza medica, il trattamento dei rifiuti e lo sviluppo della ricchezza dei fondali oceanici tra le aree più prioritarie per l'uso dei robot. La maggior parte dei robot funziona con energia elettrica, ma l'aumento del consumo di elettricità dei robot è compensato dalla riduzione dei costi energetici in molti processi di produzione ad alta intensità energetica attraverso l'introduzione di metodi più intelligenti e nuovi processi tecnologici di risparmio energetico.

Ma torniamo alla scienza. Tutti i nuovi sviluppi teorici sono verificati sperimentalmente dopo calcoli al computer. E, di norma, in questa fase, la ricerca viene eseguita utilizzando misurazioni fisiche, analisi chimiche, ecc. Qui, gli strumenti di ricerca scientifica sono diversi: numerosi strumenti di misura, acceleratori, microscopi elettronici, tomografi a risonanza magnetica, ecc. La maggior parte di questi strumenti di scienza sperimentale funziona con energia elettrica.

La scienza nel campo delle comunicazioni e delle comunicazioni si sta sviluppando molto rapidamente. La comunicazione satellitare è utilizzata non solo come mezzo di comunicazione internazionale, ma anche nella vita di tutti i giorni: le antenne paraboliche non sono rare nella nostra città. Nuovi mezzi di comunicazione, come la tecnologia in fibra, possono ridurre significativamente la perdita di elettricità nel processo di trasmissione di segnali su lunghe distanze.

La scienza e la sfera del management non hanno bypassato. Con lo sviluppo della rivoluzione scientifica e tecnologica, le sfere produttive e non produttive dell'attività umana si espandono, il management inizia a svolgere un ruolo sempre più importante nel migliorarne l'efficienza. Da una sorta di arte, fino a poco tempo fa basata sull'esperienza e sull'intuizione, la gestione è diventata oggi una scienza. La scienza della gestione, le leggi generali di ricezione, archiviazione, trasmissione ed elaborazione delle informazioni è chiamata cibernetica. Questo termine deriva dalle parole greche "timoniere", "timoniere". Si trova negli scritti degli antichi filosofi greci. Tuttavia, la sua nuova nascita avvenne in realtà nel 1948, dopo la pubblicazione del libro "Cybernetics" dello scienziato americano Norbert Wiener.

Prima dell'inizio della rivoluzione "cibernetica", esisteva solo l'informatica cartacea, il cui principale mezzo di percezione era il cervello umano e che non utilizzava l'elettricità. La rivoluzione "cibernetica" ha dato origine a un'informatica fondamentalmente diversa: la macchina informatica, corrispondente ai flussi di informazioni enormemente aumentati, la cui fonte di energia è l'elettricità. Sono stati creati mezzi completamente nuovi per ottenere informazioni, la loro accumulazione, elaborazione e trasmissione, che insieme formano una complessa struttura dell'informazione. Comprende sistemi di controllo automatico (sistemi di controllo automatizzati), banche dati di informazioni, basi di informazioni automatizzate, centri di computer, terminali video, fotocopiatrici e macchine telegrafiche, sistemi di informazione a livello nazionale, sistemi di comunicazione satellitare e in fibra ottica ad alta velocità: tutto questo è stato ampliato illimitatamente la portata del consumo di energia elettrica.

Molti scienziati ritengono che in questo caso si parli di una nuova civiltà dell'"informazione" che sta sostituendo l'organizzazione tradizionale di una società di tipo industriale. Questa specializzazione è caratterizzata dalle seguenti importanti caratteristiche:

· uso diffuso delle tecnologie dell'informazione nella produzione materiale e immateriale, nel campo della scienza, dell'istruzione, della sanità, ecc.;

la presenza di un'ampia rete di diverse banche dati, anche di uso pubblico;

trasformazione dell'informazione in uno dei più importanti fattori di sviluppo economico, nazionale e personale;

libera circolazione delle informazioni nella società.

Tale transizione da una società industriale a una "civiltà dell'informazione" è diventata possibile in gran parte grazie allo sviluppo dell'energia e alla fornitura di un tipo conveniente di energia nella trasmissione e nell'uso: l'energia elettrica.

Elettricità in produzione.

La società moderna non può essere immaginata senza l'elettrificazione delle attività produttive. Già alla fine degli anni '80 oltre 1/3 di tutto il consumo di energia nel mondo veniva effettuato sotto forma di energia elettrica. Entro l'inizio del prossimo secolo, questa proporzione potrebbe aumentare fino a 1/2. Un tale aumento del consumo di elettricità è principalmente associato a un aumento del suo consumo nell'industria. La maggior parte delle imprese industriali lavora sull'energia elettrica. L'elevato consumo di elettricità è tipico per le industrie ad alta intensità energetica come le industrie metallurgiche, dell'alluminio e dell'ingegneria.

Elettricità in casa.

L'elettricità nella vita di tutti i giorni è un assistente essenziale. Ogni giorno ce ne occupiamo e, probabilmente, non possiamo più immaginare la nostra vita senza di essa. Ricorda l'ultima volta che hai spento la luce, cioè la tua casa non riceveva elettricità, ricorda come hai giurato che non avevi tempo per niente e avevi bisogno di luce, avevi bisogno di una TV, un bollitore e un mucchio di altro elettrodomestici. Dopotutto, se siamo diseccitati per sempre, torneremo semplicemente a quei tempi antichi in cui il cibo veniva cotto sul fuoco e viveva nei freddi wigwam.

L'importanza dell'elettricità nella nostra vita può essere coperta con un'intera poesia, è così importante nella nostra vita e ci siamo così abituati. Anche se non ci accorgiamo più che viene nelle nostre case, ma quando è spenta, diventa molto scomodo.

Apprezza l'elettricità!

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8. Podgorny AN Energia a idrogeno. Mosca: Nauka.

Categoria K: Lavori di installazione elettrica

Produzione di energia elettrica

L'energia elettrica (elettricità) è la forma più avanzata di energia e viene utilizzata in tutte le sfere e rami della produzione materiale. I suoi vantaggi includono la possibilità di trasmissione su lunghe distanze e di conversione in altri tipi di energia (meccanica, termica, chimica, leggera, ecc.).

L'energia elettrica viene generata in imprese speciali: centrali elettriche che convertono altri tipi di energia in energia elettrica: chimica, carburante, acqua, vento, solare, nucleare.

La capacità di trasmettere elettricità su lunghe distanze consente di costruire centrali elettriche vicino a luoghi di rifornimento di carburante o su fiumi d'acqua alta, il che è più economico rispetto al trasporto di grandi quantità di carburante in centrali elettriche situate vicino a consumatori di elettricità.

A seconda del tipo di energia utilizzata, esistono centrali termiche, idrauliche, nucleari. Le centrali elettriche che utilizzano l'energia eolica e il calore della luce solare sono ancora fonti di elettricità a bassa potenza che non hanno importanza industriale.

Le centrali termoelettriche utilizzano l'energia termica ottenuta bruciando combustibili solidi (carbone, torba, scisti bituminosi), liquidi (olio combustibile) e gassosi (gas naturale, gas di altoforno e di cokeria) nei forni a caldaia.

L'energia termica viene convertita in energia meccanica dalla rotazione della turbina, che viene convertita in energia elettrica in un generatore collegato alla turbina. Il generatore diventa una fonte di elettricità. Le centrali termiche si distinguono per la tipologia di motore primario: turbina a vapore, motore a vapore, motore a combustione interna, locomobile, turbina a gas. Inoltre, le centrali a turbina a vapore si dividono in condensazione e cogenerazione. Le stazioni di condensazione forniscono ai consumatori solo energia elettrica. Il vapore di scarico attraversa un ciclo di raffreddamento e, trasformandosi in condensa, viene nuovamente immesso nella caldaia.

La fornitura di energia termica ed elettrica ai consumatori avviene tramite centrali termiche, denominate centrali termoelettriche combinate (CHP). In queste stazioni, l'energia termica viene solo parzialmente convertita in energia elettrica e viene utilizzata principalmente per fornire vapore e acqua calda alle imprese industriali e ad altri consumatori situati nelle immediate vicinanze delle centrali elettriche.

Le centrali idroelettriche (HPP) sono costruite sui fiumi, che sono una fonte inesauribile di energia per le centrali elettriche. Scorrono dagli altopiani alle pianure e sono quindi in grado di svolgere lavori meccanici. Le centrali idroelettriche sono costruite sui fiumi di montagna sfruttando la pressione naturale dell'acqua. Sui fiumi pianeggianti, la pressione è creata artificialmente dalla costruzione di dighe, a causa del dislivello dell'acqua su entrambi i lati della diga. Le turbine idroelettriche sono i motori primari delle centrali idroelettriche, nelle quali l'energia del flusso d'acqua viene convertita in energia meccanica.

L'acqua fa ruotare la girante dell'idroturbina e del generatore, mentre l'energia meccanica dell'idroturbina viene convertita in energia elettrica generata dal generatore. La costruzione di una centrale idroelettrica, oltre al compito di generare elettricità, risolve anche un complesso di altri compiti di importanza economica nazionale: migliorare la navigazione dei fiumi, irrigare e irrigare le terre aride, migliorare l'approvvigionamento idrico delle città e delle imprese industriali.

Le centrali nucleari (NPP) sono classificate come stazioni di turbine a vapore termico che non funzionano con combustibili fossili, ma utilizzano come fonte di energia il calore ottenuto nel processo di fissione nucleare degli atomi di combustibile nucleare (combustibile) - uranio o plutonio. Nelle centrali nucleari, il ruolo delle caldaie è svolto da reattori nucleari e generatori di vapore.

L'alimentazione ai consumatori viene effettuata principalmente da reti elettriche che combinano una serie di centrali elettriche. Il funzionamento in parallelo delle centrali elettriche su una rete elettrica comune garantisce una distribuzione razionale del carico tra le centrali elettriche, la generazione più economica di elettricità, un migliore utilizzo della capacità installata delle stazioni, aumentando l'affidabilità dell'alimentazione ai consumatori e fornendo loro elettricità con normali indicatori di qualità in termini di frequenza e tensione.

La necessità di unificazione è causata dal carico ineguale delle centrali elettriche. La domanda dei consumatori di elettricità cambia drasticamente non solo durante il giorno, ma anche in diversi periodi dell'anno. In inverno aumenta il consumo di energia elettrica per l'illuminazione. In agricoltura, l'elettricità è necessaria in grandi quantità in estate per il lavoro nei campi e l'irrigazione.

La differenza nel grado di carico delle stazioni è particolarmente evidente con una distanza significativa tra le aree di consumo di energia elettrica in direzione da est a ovest, che si spiega con la differenza nella tempistica dell'inizio delle ore del mattino e massimo carico serale. Al fine di garantire l'affidabilità dell'alimentazione ai consumatori e di sfruttare al meglio la potenza delle centrali elettriche che operano in diverse modalità, esse sono combinate in sistemi energetici o elettrici che utilizzano reti elettriche ad alta tensione.

Si chiama l'insieme delle centrali elettriche, degli elettrodotti e delle reti di calore, nonché dei ricevitori di energia elettrica e termica, collegati tra loro dalla comunanza del regime e dalla continuità del processo di produzione e consumo di energia elettrica e termica il sistema energetico (sistema energetico). L'impianto elettrico, costituito da cabine e linee di trasmissione di varie tensioni, fa parte del sistema elettrico.

I sistemi energetici delle singole regioni, a loro volta, sono interconnessi per il funzionamento in parallelo e formano grandi sistemi, ad esempio il sistema energetico unificato (UES) della parte europea dell'URSS, i sistemi unificati della Siberia, del Kazakistan, dell'Asia centrale, ecc. .

Le centrali termoelettriche combinate e le centrali elettriche industriali sono solitamente collegate alla rete elettrica del sistema elettrico più vicino tramite linee di tensione del generatore di 6 e 10 kV o linee di tensione superiore (35 kV e oltre) attraverso sottostazioni di trasformazione. La trasmissione dell'energia generata da potenti centrali elettriche regionali alla rete elettrica per l'alimentazione dei consumatori avviene tramite linee ad alta tensione (110 kV e oltre).

- Produzione di energia elettrica