Co służy do produkcji energii elektrycznej. Produkcja, przesył i zużycie energii elektrycznej

Khokhlova Kristina

Prezentacja na temat „Wytwarzanie, przesyłanie i wykorzystanie energii elektrycznej”

Pobierać:

Zapowiedź:

Aby skorzystać z podglądu prezentacji, utwórz dla siebie konto ( rachunek) Google i zaloguj się: https://accounts.google.com

Podpisy slajdów:

Prezentacja Produkcja, przesył i wykorzystanie energii elektrycznej Khokhlova Kristina, klasa 11, liceum nr 64

Plan prezentacji Wytwarzanie energii elektrycznej Rodzaje elektrowni Alternatywne źródła energia Przesył energii elektrycznej Zużycie energii elektrycznej

Istnieje kilka rodzajów elektrowni: Rodzaje elektrowni TPP HPP NPP

Elektrownia cieplna (TPP), elektrownia wytwarzająca energię elektryczną w wyniku konwersji energii cieplnej uwalnianej podczas spalania paliw kopalnych. W elektrowniach cieplnych energia chemiczna paliwa zamieniana jest najpierw na energię mechaniczną, a następnie na energię elektryczną. Paliwem dla takiej elektrowni może być węgiel, torf, gaz, łupki bitumiczne, olej opałowy. Najbardziej ekonomiczne są duże elektrownie cieplne z turbinami parowymi.Większość elektrowni cieplnych w naszym kraju wykorzystuje jako paliwo miał węglowy. Do wytworzenia 1 kWh energii elektrycznej potrzeba kilkuset gramów węgla. W kotle parowym ponad 90% energii uwalnianej przez paliwo jest zamieniane na parę. W turbinie energia kinetyczna strumieni pary przekazywana jest na wirnik. Wał turbiny jest sztywno połączony z wałem generatora. TPP

TPP TPP dzielą się na: Kondensacyjne (CPP) Są zaprojektowane do wytwarzania wyłącznie energii elektrycznej. Duże IES o znaczeniu powiatowym nazywane są elektrowniami okręgowymi (GRES). elektrociepłownie (CHP) produkujące oprócz energii elektrycznej energia cieplna jak gorąca woda i para.

Elektrownia wodna (HPP), zespół konstrukcji i urządzeń, dzięki którym energia przepływu wody zamieniana jest na energię elektryczną. Elektrownia wodna składa się z szeregu konstrukcji hydraulicznych, które zapewniają niezbędną koncentrację przepływu wody i wytworzenie ciśnienia, oraz urządzeń energetycznych, które przekształcają energię wody poruszającej się pod ciśnieniem w mechaniczną energię obrotową, która z kolei jest przekształcana w energia elektryczna. Ciśnienie w elektrowni wodnej jest tworzone przez koncentrację spadku rzeki na używanym odcinku przez zaporę lub wyprowadzenie lub przez zaporę i wyprowadzenie razem. elektrownia wodna

Moc HPP Moc HPP dzieli się również na: Moc HPP zależy od ciśnienia, przepływu wody stosowanego w turbinach wodnych oraz sprawności jednostki hydroelektrycznej. Z wielu powodów (np. ze względu na sezonowe zmiany poziomu wody w zbiornikach, zmienność obciążenia systemu elektroenergetycznego, remonty hydroelektrowni czy budowli hydrotechnicznych itp.) ciśnienie i przepływ wody są stale zmienia się, a ponadto zmienia się przepływ podczas regulacji mocy HPP. wysokociśnieniowe (powyżej 60 m) średniociśnieniowe (od 25 do 60 m) niskociśnieniowe (od 3 do 25 m) średnie (do 25 MW) mocne (ponad 25 MW) małe (do 5 MW)

Szczególne miejsce wśród HPP zajmują: Elektrownie wodne (PSPP) Energia elektryczna jest wykorzystywany przez elektrownie szczytowo-pompowe, które pracując w trybie pompowym pompują wodę ze zbiornika do górnego basenu magazynowego. Podczas szczytów obciążenia zgromadzona energia jest zwracana do sieci elektroenergetycznej Elektrownie pływowe (TPP) TPP przekształcają energię pływów morskich w energię elektryczną. Energia elektryczna elektrowni wodnych pływowych, ze względu na pewne cechy związane z okresowym charakterem pływów, może być wykorzystywana w systemach energetycznych tylko w połączeniu z energią elektrowni regulacyjnych, które kompensują awarie elektrowni pływowych w okresie dzień lub miesiące.

Ciepło uwolnione w reaktorze w wyniku reakcja łańcuchowa rozszczepienie jądrowe niektórych ciężkich pierwiastków, a następnie, podobnie jak w konwencjonalnych elektrowniach cieplnych (TPP), jest przekształcane w energię elektryczną. W przeciwieństwie do elektrowni cieplnych pracujących na paliwach kopalnych, elektrownie jądrowe działają na paliwie jądrowym (bazując na 233U, 235U, 239Pu). Ustalono, że światowe zasoby energetyczne paliwa jądrowego (uran, pluton itp.) znacznie przewyższają zasoby energetyczne zasoby naturalne organiczne, opałowe (olej, węgiel, gazu ziemnego itd.). Ponadto konieczne jest uwzględnienie stale rosnącego zużycia węgla i ropy na cele technologiczne gospodarki światowej. przemysł chemiczny, który staje się poważnym konkurentem dla elektrociepłowni. elektrownia jądrowa

EJ W elektrowniach jądrowych najczęściej stosuje się 4 typy reaktorów na neutronach termicznych: reaktory grafitowo-wodne z chłodziwem wodnym i moderatorem grafitowym reaktory ciężkowodne z chłodziwem wodnym i ciężką wodą jako moderatorem reaktory wodno-wodne ze zwykłą wodą jako moderatorem i chłodziwem reaktory grafito-gazowe z chłodziwem gazowym i moderatorem grafitowym

Wybór najczęściej stosowanego typu reaktora determinowany jest głównie przez nagromadzone doświadczenie na nośniku reaktora, a także dostępność niezbędnych sprzęt przemysłowy, zapasy surowców itp. Reaktor i systemy jego obsługi obejmują: sam reaktor z ochrona biologiczna, wymienniki ciepła, pompy lub dmuchawy gazu cyrkulujące chłodziwo, rurociągi i zawory do obiegu obiegu, urządzenia do przeładunku paliwa jądrowego, specjalne systemy wentylacji, awaryjne systemy chłodzenia itp. Aby chronić personel elektrowni jądrowej przed narażeniem na promieniowanie, reaktor jest otoczony ochroną biologiczną, której głównym materiałem jest beton, woda, wężowy piasek. Wyposażenie obwodu reaktora musi być całkowicie uszczelnione. elektrownia jądrowa

Alternatywne źródła energii. Energia słoneczna Energia słoneczna jest jednym z najbardziej materiałochłonnych rodzajów produkcji energii. Wykorzystanie energii słonecznej na dużą skalę pociąga za sobą gigantyczny wzrost zapotrzebowania na materiały, a co za tym idzie na zasoby pracy przy wydobyciu surowców, ich wzbogacaniu, produkcji materiałów, produkcji heliostatów, kolektorów, innego sprzętu, i ich transport. Energia wiatru Energia poruszających się mas powietrza jest ogromna. Zasoby energii wiatrowej są ponad sto razy większe niż rezerwy energii wodnej wszystkich rzek planety. Wiatry wieją nieustannie i wszędzie na ziemi. Warunki klimatyczne pozwalają na rozwój energetyki wiatrowej na rozległym obszarze. Dzięki staraniom naukowców i inżynierów powstała szeroka gama projektów nowoczesnych turbin wiatrowych. Energia Ziemi Energia Ziemi nadaje się nie tylko do ogrzewania przestrzeni, jak ma to miejsce w Islandii, ale także do wytwarzania energii elektrycznej. Elektrownie wykorzystujące gorące źródła podziemne działają od dawna. Pierwsza taka elektrownia, jeszcze dość małej mocy, została zbudowana w 1904 roku w małym włoskim miasteczku Larderello. Stopniowo moc elektrowni rosła, uruchamiano coraz więcej nowych bloków, korzystano z nowych źródeł ciepłej wody, a dziś moc elektrowni osiągnęła już imponującą wartość 360 tysięcy kilowatów.

Energia słońca Energia powietrza Energia ziemi

Przesył energii elektrycznej Odbiorcy energii elektrycznej są wszędzie. Jest produkowany w stosunkowo nielicznych miejscach w pobliżu źródeł paliw i zasobów wodnych. Dlatego konieczne staje się przesyłanie energii elektrycznej na odległości czasami sięgające setek kilometrów. Ale przesyłanie energii elektrycznej na duże odległości wiąże się z znaczące straty. Faktem jest, że przepływając przez linie energetyczne, prąd je podgrzewa. Zgodnie z prawem Joule-Lenza energia zużyta na ogrzewanie przewodów linii jest określona wzorem: Q \u003d I 2 Rt gdzie R jest rezystancją linii. W przypadku długiej linii przesył energii może stać się ogólnie nieekonomiczny. Aby zmniejszyć straty, można zwiększyć powierzchnię przekroju przewodów. Ale przy zmniejszeniu R o współczynnik 100, masa musi również zostać zwiększona o współczynnik 100. Takie zużycie metali nieżelaznych nie powinno być dozwolone. Dlatego straty energii w linii są redukowane w inny sposób: poprzez zmniejszenie prądu w linii. Na przykład 10-krotne zmniejszenie prądu powoduje 100-krotne zmniejszenie ilości ciepła uwalnianego w przewodach, co oznacza, że ​​uzyskuje się ten sam efekt, co przy stukrotnym obciążeniu drutu. Dlatego transformatory podwyższające napięcie są instalowane w dużych elektrowniach. Transformator zwiększa napięcie w linii tak samo, jak zmniejsza prąd. Straty mocy w tym przypadku są niewielkie. Elektrownie w wielu regionach kraju są połączone liniami przesyłowymi wysokiego napięcia, tworząc wspólną sieć energetyczną, do której podłączeni są odbiorcy. Takie stowarzyszenie nazywa się systemem elektroenergetycznym. System elektroenergetyczny zapewnia nieprzerwane dostawy energii do odbiorców, niezależnie od ich lokalizacji.

Wykorzystanie energii elektrycznej w różnych dziedzinach nauki Nauka ma bezpośredni wpływ na rozwój energetyki i jej zakres. Około 80% wzrostu PKB w krajach rozwiniętych osiąga się dzięki innowacjom technicznym, z których większość związana jest z wykorzystaniem energii elektrycznej. Wszystko, co nowe w branży, Rolnictwo a życie przychodzi do nas dzięki nowym rozwiązaniom w różne branże Nauki. Większość osiągnięcia naukowe zaczyna się od obliczeń teoretycznych. Ale jeśli w XIX wieku te obliczenia były wykonywane piórem i papierem, to w dobie rewolucji naukowo-technicznej (naukowo-technicznej) wszystkie obliczenia teoretyczne, selekcja i analiza danych naukowych, a nawet analiza lingwistyczna dzieł literackich są odbywa się za pomocą komputerów (komputerów elektronicznych), które działają na energię elektryczną, najwygodniejszą do jej przesyłania na odległość i użytkowania. Ale jeśli początkowo komputery były używane do obliczeń naukowych, teraz komputery ożyły dzięki nauce. Elektronizacja i automatyzacja produkcji to najważniejsze konsekwencje „drugiej rewolucji przemysłowej" czy „mikroelektronicznej" w gospodarkach krajów rozwiniętych. Nauka w dziedzinie łączności i łączności rozwija się bardzo szybko. Łączność satelitarna jest wykorzystywana nie tylko jako środek komunikacji międzynarodowej, ale także w życiu codziennym - anteny satelitarne nie są rzadkością w naszym mieście. Nowe środki komunikacji, takie jak technologia światłowodowa, mogą znacznie zmniejszyć straty energii elektrycznej w procesie przesyłania sygnałów na duże odległości. Całkowicie nowy sposób pozyskiwania powstały informacje, ich gromadzenie, przetwarzanie i przesyłanie, które razem tworzą złożoną strukturę informacyjną.

Wykorzystanie energii elektrycznej w produkcji Nowoczesne społeczeństwo niemożliwe do wyobrażenia bez elektryfikacji działalność produkcyjna. Już pod koniec lat 80. ponad 1/3 całego zużycia energii na świecie odbywała się w postaci energii elektrycznej. Na początku następnego stulecia proporcja ta może wzrosnąć do 1/2. Taki wzrost zużycia energii elektrycznej związany jest przede wszystkim ze wzrostem jej zużycia w przemyśle. Głównym elementem przedsiębiorstwa przemysłowe działa na energię elektryczną. Wysokie zużycie energii elektrycznej jest typowe dla branż energochłonnych, takich jak metalurgia, przemysł aluminiowy czy inżynieryjny.

Wykorzystanie energii elektrycznej w życiu codziennym Energia elektryczna w życiu codziennym jest niezbędnym pomocnikiem. Codziennie mamy z nim do czynienia i prawdopodobnie nie wyobrażamy sobie już bez niego życia. Pamiętaj, kiedy ostatnio zgasiłeś światło, czyli w Twoim domu nie było prądu, pamiętaj, jak przysięgałeś, że nie masz czasu na nic i potrzebujesz światła, potrzebujesz telewizora, czajnika i kilku innych urządzenia elektryczne. W końcu, jeśli na zawsze stracimy energię, to po prostu wrócimy do tych starożytnych czasów, kiedy jedzenie gotowano na ogniu i żyliśmy w zimnych wigwamach. Znaczenie elektryczności w naszym życiu można opisać całym wierszem, jest ona tak ważna w naszym życiu i jesteśmy do niej tak przyzwyczajeni. Wprawdzie już nie zauważamy, że przychodzi do naszych domów, ale kiedy jest wyłączona, staje się to bardzo niewygodne.

Dziękuję za uwagę

Energia elektryczna jest produkowana w różnych skalach Elektrownie, głównie za pomocą indukcyjnych generatorów elektromechanicznych.

Wytwarzanie energii

Istnieją dwa główne typy elektrowni:

1. Termiczne.

2. Hydrauliczny.

Podział ten wynika z rodzaju silnika, który obraca wirnik generatora. W termiczny elektrownie wykorzystują paliwo jako źródło energii: węgiel, gaz, ropa, łupki bitumiczne, olej opałowy. Wirnik napędzany jest przez turbiny parowe gazowe.

Najbardziej ekonomiczne są elektrownie cieplne z turbinami parowymi (TPP). Ich maksymalna wydajność sięga 70%. Uwzględnia to fakt, że para odlotowa jest wykorzystywana w przedsiębiorstwach przemysłowych.

Na elektrownie wodne energia potencjalna wody jest wykorzystywana do obracania wirnika. Wirnik napędzany jest turbinami hydraulicznymi. Moc stacji zależeć będzie od ciśnienia i masy wody przepływającej przez turbinę.

Zużycie energii elektrycznej

Energia elektryczna jest wykorzystywana prawie wszędzie. Oczywiście większość produkowanej energii elektrycznej pochodzi z przemysłu. Ponadto głównym konsumentem będzie transport.

Wiele linii kolejowych już dawno przeszło na trakcję elektryczną. Oświetlenie mieszkań, ulic miejskich, przemysłowe i domowe potrzeby wsi i wsi – to wszystko jest również dużym konsumentem energii elektrycznej.

Ogromna część otrzymanej energii elektrycznej jest zamieniana na energię mechaniczną. Wszystkie mechanizmy stosowane w przemyśle są napędzane silnikami elektrycznymi. Konsumentów energii elektrycznej jest wystarczająco dużo i są wszędzie.

A prąd jest produkowany tylko w kilku miejscach. Powstaje pytanie o przesyłanie energii elektrycznej i na duże odległości. Podczas transmisji na duże odległości dochodzi do dużej utraty mocy. Głównie są to straty spowodowane nagrzewaniem się przewodów elektrycznych.

Zgodnie z prawem Joule'a-Lenza energię zużywaną na ogrzewanie oblicza się według wzoru:

Ponieważ prawie niemożliwe jest zmniejszenie rezystancji do akceptowalnego poziomu, konieczne jest zmniejszenie natężenia prądu. Aby to zrobić, zwiększ napięcie. Zwykle na stacjach znajdują się generatory podwyższające napięcie, a na końcach linii przesyłowych transformatory obniżające napięcie. I już od nich energia rozchodzi się do konsumentów.

Zapotrzebowanie na energię elektryczną stale rośnie. Istnieją dwa sposoby na zaspokojenie popytu na zwiększoną konsumpcję:

1. Budowa nowych elektrowni

2. Wykorzystanie zaawansowanej technologii.

Efektywne wykorzystanie energii elektrycznej

Pierwszy sposób jest kosztowny. duża liczbaśrodki budowlane i finansowe. Budowa jednej elektrowni trwa kilka lat. Ponadto np. elektrociepłownie zużywają dużo nieodnawialnych zasobów naturalnych i szkodzą środowisku naturalnemu.

Wytwarzanie energii elektrycznej Prąd elektryczny wytwarzany jest w generatorach-urządzeniach, które przetwarzają energię w takiej czy innej postaci na energię elektryczną. Dominującą rolę w naszych czasach odgrywają elektromechaniczne generatory indukcyjne. prąd przemienny. Tam energia mechaniczna zamieniana jest na energię elektryczną. Prąd elektryczny jest generowany w generatorach-urządzeniach, które przekształcają energię w takiej czy innej formie w energię elektryczną. Dominującą rolę w naszych czasach odgrywają elektromechaniczne alternatory indukcyjne. Tam energia mechaniczna zamieniana jest na energię elektryczną. Generator składa się z Generator składa się z trwały magnes, który wytwarza pole magnetyczne, oraz uzwojenie, w którym indukowany jest zmienny EMF. magnes trwały, który wytwarza pole magnetyczne, oraz uzwojenie, w którym indukowany jest naprzemienny EMF.

Transformatory TRANSFORMATOR to urządzenie, które zamienia prąd zmienny jednego napięcia na prąd zmienny innego napięcia o stałej częstotliwości. W najprostszym przypadku transformator składa się z zamkniętego stalowego rdzenia, na który nałożone są dwie cewki z uzwojeniami drutu. To z uzwojeń podłączonych do przemiennego źródła napięcia nazywa się pierwotnym, a to, do którego podłączone jest „obciążenie”, czyli urządzenia zużywające energię elektryczną, nazywane jest wtórnym. Działanie transformatora opiera się na zjawisku Indukcja elektromagnetyczna.

Wytwarzanie energii elektrycznej Energia elektryczna produkowana jest w dużych i małych elektrowniach głównie za pomocą elektromechanicznych generatorów indukcyjnych. Istnieje kilka rodzajów elektrowni: cieplne, wodne i jądrowe. NPP HPP Elektrociepłownie

Zużycie energii elektrycznej Głównym konsumentem energii elektrycznej jest przemysł, na który przypada około 70% produkowanej energii elektrycznej. Ważnym konsumentem jest również transport. Wszystko duża ilość linie kolejowe do przebudowy na trakcję elektryczną. Prawie wszystkie wsie i wsie otrzymują energię elektryczną z państwowych elektrowni na potrzeby przemysłowe i domowe. Około jedna trzecia energii elektrycznej zużywanej przez przemysł wykorzystywana jest do celów technologicznych (spawanie elektryczne, ogrzewanie elektryczne i topienie metali, elektroliza itp.).

Przesył energii Przesył energii wiąże się ze znacznymi stratami: Elektryczność podgrzewa przewody linii energetycznych. W przypadku bardzo długich linii przesył energii może stać się nieekonomiczny. Ponieważ aktualna moc jest proporcjonalna do iloczynu natężenia prądu i napięcia, w celu utrzymania przesyłanej mocy konieczne jest zwiększenie napięcia w linii przesyłowej. Dlatego transformatory podwyższające napięcie są instalowane w dużych elektrowniach. Zwiększają napięcie w linii tak samo, jak zmniejszają natężenie prądu. W celu bezpośredniego wykorzystania energii elektrycznej na końcach linii zainstalowane są transformatory obniżające napięcie. Transformator podwyższający napięcie Transformator obniżający napięcie Transformator obniżający napięcie Transformator obniżający napięcie Do odbiorcy Generator 11 kV 110 kV 35 kV 6 kV Linia przesyłowa Linia przesyłowa Linia przesyłowa 35 kV 6 kV 220 V

Efektywne wykorzystanie Energia elektryczna Zapotrzebowanie na energię elektryczną stale rośnie. Potrzebę tę można zaspokoić na dwa sposoby. Najbardziej naturalnym i na pierwszy rzut oka jedynym sposobem jest budowa nowych potężnych elektrowni. Jednak dostawcy TPP zużywają nieodnawialne Zasoby naturalne, a także powodują ogromne szkody w równowadze ekologicznej na naszej planecie. Zaawansowana technologia pozwalają na zaspokojenie potrzeb energetycznych w inny sposób. Priorytetem powinno być zwiększenie efektywności wykorzystania energii elektrycznej, a nie zwiększanie mocy elektrowni.

abstrakcyjny

w fizyce

na temat „Wytwarzanie, przesyłanie i użytkowanie energii elektrycznej”

Uczniowie 11 klasy A

Numer szkoły MOU 85

Katarzyna.

Nauczyciel:

2003

Streszczenie planu.

Wstęp.

1. Wytwarzanie energii.

1. rodzaje elektrowni.

2. alternatywne źródła energii.

2. Przesył energii elektrycznej.

• transformatory.

3.

Wstęp.

Narodziny energii miały miejsce kilka milionów lat temu, kiedy ludzie nauczyli się używać ognia. Ogień dawał im ciepło i światło, był źródłem inspiracji i optymizmu, bronią przeciwko wrogom i dzikim zwierzętom, lekarstwem, pomocnikiem w rolnictwie, konserwantem żywności, narzędzie technologiczne itp.

Piękny mit o Prometeuszu, który podarował ludziom ogień, pojawił się w Starożytna Grecja znacznie później niż w wielu częściach świata opanowano dość wyrafinowane metody postępowania z ogniem, jego wytwarzanie i gaszenie, ochronę przeciwpożarową i racjonalne wykorzystanie paliwa.

Przez wiele lat ogień utrzymywano spalając roślinne źródła energii (drewno, krzewy, trzciny, trawy, suche glony itp.), a potem odkryto, że do podtrzymania ognia można wykorzystać substancje kopalne: węgiel, ropa naftowa , łupek, torf.

Dziś energia pozostaje głównym składnikiem ludzkiego życia. Umożliwia tworzenie różne materiały, jest jednym z głównych czynników rozwoju nowych technologii. Mówiąc najprościej, bez opanowania różnych rodzajów energii człowiek nie jest w stanie w pełni istnieć.

Wytwarzanie energii.

Rodzaje elektrowni.

Elektrociepłownia (TPP), elektrownia wytwarzająca energię elektryczną w wyniku konwersji energii cieplnej uwalnianej podczas spalania paliw kopalnych. Pierwsze elektrownie cieplne pojawiły się pod koniec XIX wieku i stały się powszechne. W połowie lat 70. XX wieku elektrownie cieplne były głównym rodzajem elektrowni.

W elektrowniach cieplnych energia chemiczna paliwa zamieniana jest najpierw na energię mechaniczną, a następnie na energię elektryczną. Paliwem dla takiej elektrowni może być węgiel, torf, gaz, łupki bitumiczne, olej opałowy.

Elektrownie cieplne dzielą się na kondensacja(IES), przeznaczony do wytwarzania wyłącznie energii elektrycznej, oraz elektrociepłownie,(CHP), produkujący oprócz energii elektrycznej energię cieplną w postaci gorącej wody i pary. Duże IES o znaczeniu powiatowym nazywane są elektrowniami okręgowymi (GRES).

Najprostszy schemat ideowy SIE opalanego węglem przedstawiono na rysunku. Węgiel podawany jest do bunkra paliwowego 1, a stamtąd do kruszarni 2, gdzie zamienia się w pył. Pył węglowy dostaje się do paleniska wytwornicy pary (kocioł parowy) 3, który posiada system rur, w których krąży chemicznie oczyszczona woda, zwana wodą zasilającą. W kotle woda nagrzewa się, odparowuje, a powstała para nasycona jest doprowadzana do temperatury 400-650 ° C i pod ciśnieniem 3-24 MPa wchodzi przez rurociąg parowy do turbiny parowej 4. Para parametry zależą od mocy jednostek.

Elektrociepłownie kondensacyjne mają niską sprawność (30-40%), ponieważ większość energii jest tracona ze spalinami i wodą chłodzącą skraplacz. Korzystne jest budowanie IES w bezpośrednim sąsiedztwie miejsc wydobycia paliwa. Jednocześnie odbiorcy energii elektrycznej mogą znajdować się w znacznej odległości od stacji.

elektrociepłownia, różni się od stacji kondensacyjnej specjalną turbiną elektrociepłowni z zainstalowanym na niej odciągiem pary. W CHPP jedna część pary jest w całości wykorzystywana w turbinie do wytwarzania energii elektrycznej w generatorze 5, a następnie wchodzi do skraplacza 6, podczas gdy druga część, która ma wysoką temperaturę i ciśnienie, jest pobierana z pośredniego stopnia turbina i wykorzystywane do dostarczania ciepła. Pompa kondensatu 7 przez odgazowywacz 8, a następnie pompa zasilająca 9 jest podawana do generatora pary. Ilość wydobywanej pary zależy od zapotrzebowania przedsiębiorstw na energię cieplną.

Sprawność CHP sięga 60-70%. Takie stacje są zwykle budowane w pobliżu konsumentów - przedsiębiorstw przemysłowych lub obszarów mieszkalnych. Najczęściej pracują na paliwie importowanym.

Znacznie mniej rozpowszechniony stacje cieplne z turbina gazowa(GPS), parowo-gazowy(PGES) i diesla.

W komorze spalania GTPP spalane jest paliwo gazowe lub płynne; produkty spalania o temperaturze 750-900 ºС trafiają do turbiny gazowej, która obraca generator elektryczny. Sprawność takich elektrociepłowni to zazwyczaj 26-28%, moc do kilkuset MW . GTPP są zwykle używane do pokrywania szczytów obciążenia elektrycznego. Sprawność SGPP może sięgać 42 - 43%.

Najbardziej ekonomiczne są duże elektrownie cieplne z turbinami parowymi (w skrócie TPP). Większość elektrociepłowni w naszym kraju wykorzystuje jako paliwo miał węglowy. Do wytworzenia 1 kWh energii elektrycznej potrzeba kilkuset gramów węgla. W kotle parowym ponad 90% energii uwalnianej przez paliwo jest zamieniane na parę. W turbinie energia kinetyczna strumieni pary przekazywana jest na wirnik. Wał turbiny jest sztywno połączony z wałem generatora.

Nowoczesne turbiny parowe dla elektrociepłowni są bardzo zaawansowanymi, szybkimi, bardzo ekonomicznymi maszynami o długiej żywotności. Ich moc w wersji jednowałowej sięga 1 mln 200 tys. kW i to nie jest granica. Maszyny takie są zawsze wielostopniowe, to znaczy mają zwykle kilkadziesiąt dysków z łopatkami roboczymi i taką samą liczbę, przed każdym dyskiem, grup dysz, przez które przepływa strumień pary. Ciśnienie i temperatura pary są stopniowo zmniejszane.

Z przebiegu fizyki wiadomo, że sprawność silników cieplnych wzrasta wraz ze wzrostem temperatury początkowej płynu roboczego. Dzięki temu para wchodząca do turbiny zostaje doprowadzona do wysokich parametrów: temperatura dochodzi do prawie 550°C, a ciśnienie dochodzące do 25 MPa. Sprawność TPP sięga 40%. Większość energii jest tracona wraz z gorącą parą wylotową.

Elektrownia wodna (HPP), zespół konstrukcji i urządzeń, przez które energia przepływu wody jest zamieniana na energię elektryczną. HPP składa się z obwodu szeregowego budowle hydrotechniczne, zapewnienie niezbędnej koncentracji przepływu wody i wytworzenie ciśnienia oraz urządzenia energetyczne, które zamieniają energię wody poruszającej się pod ciśnieniem na energię mechaniczną obrotu, która z kolei zamieniana jest na energię elektryczną.

Głowica elektrowni wodnej jest tworzona przez koncentrację spadku rzeki na wykorzystywanym odcinku przy zaporze, lub pochodzenie, lub dam i wyprowadzenie razem. Główne urządzenia energetyczne HPP znajdują się w budynku HPP: w maszynowni elektrowni - agregaty hydrauliczne, sprzęt pomocniczy, automatyczne urządzenia sterujące i monitorujące; na centralnym stanowisku sterowania - konsola operator-dyspozytor lub operator elektrowni wodnej. Wzmacnianie podstacja transformatorowa zlokalizowane zarówno wewnątrz budynku elektrowni, jak i w wydzielonych budynkach lub na terenach otwartych. Urządzenia dystrybucyjne często znajduje się na otwartej przestrzeni. Budynek elektrowni można podzielić na sekcje z jednym lub kilkoma blokami i urządzeniami pomocniczymi, oddzielonymi od sąsiednich części budynku. W budynku HPP lub w jego wnętrzu tworzy się miejsce montażu do montażu i naprawy różnego sprzętu oraz do pomocniczych prac konserwacyjnych HPP.

Za pomocą moc zainstalowana(w MW) rozróżnić elektrownie wodne potężny(ul. 250), średni(do 25) i mały(do 5). Moc elektrowni wodnej zależy od ciśnienia (różnica między poziomami w górę i w dół) ), natężenie przepływu wody stosowanej w turbinach hydraulicznych oraz sprawność agregatu hydraulicznego. Z wielu powodów (np. ze względu na sezonowe zmiany poziomu wody w zbiornikach, zmienność obciążenia systemu elektroenergetycznego, remonty hydroelektrowni czy budowli hydrotechnicznych itp.) ciśnienie i przepływ wody są stale zmienia się, a ponadto zmienia się przepływ podczas regulacji mocy HPP. Istnieją cykle roczne, tygodniowe i dobowe trybu pracy HPP.

Zgodnie z maksymalnym zastosowanym ciśnieniem, HPP dzielą się na wysokie ciśnienie(powyżej 60 m), średnie ciśnienie(od 25 do 60 m) oraz niskie ciśnienie(od 3 do 25 m). Na płaskich rzekach ciśnienie rzadko przekracza 100 m, w warunkach górskich przez tamę można wytworzyć ciśnienia do 300 m i więcej, a za pomocą derywacji - do 1500 m. Podział elektrowni wodnej według stosowanego ciśnienia jest przybliżony, warunkowy.

Zgodnie ze schematem wykorzystania zasobów wodnych i koncentracji ciśnienia, HPP zwykle dzieli się na: kanał, blisko dam, zmiana kierunku z wyprowadzeniem ciśnieniowym i bezciśnieniowym, mieszana, pompowo-pompowa oraz pływowy.

W HPP przepływowych i przy zaporowych ciśnienie wody jest wytwarzane przez tamę, która blokuje rzekę i podnosi poziom wody w górnym biegu rzeki. Jednocześnie pewne podtopienia doliny rzeki są nieuniknione. Elektrownie przepływowe i przyzaporowe budowane są zarówno na nisko położonych rzekach wezbranych, jak i na rzekach górskich, w wąskich sprężonych dolinach. Przepływowe HPP charakteryzują się spadkami do 30-40 m.

Przy wyższych ciśnieniach niepraktyczne okazuje się przenoszenie hydrostatycznego ciśnienia wody na budynek elektrowni. W tym przypadku typ zapora W dolnym biegu znajduje się elektrownia wodna, w której front ciśnieniowy na całej długości jest blokowany przez zaporę, a za zaporą znajduje się budynek elektrowni wodnej.

Inny rodzaj układu w pobliżu zapory Elektrownia wodna odpowiada górskim warunkom przy stosunkowo niskich przepływach rzecznych.

W pochodna Koncentracja hydroelektryczna spadku rzeki jest tworzona przez wyprowadzenie; woda na początku użytkowanego odcinka jest odprowadzana z koryta przewodem o nachyleniu znacznie mniejszym od średniego spadku rzeki na tym odcinku oraz z wyprostowaniem zakrętów i zakrętów koryta. Koniec wyprowadzenia zostaje doprowadzony do lokalizacji budynku HPP. Ścieki są albo zawracane do rzeki, albo podawane do następnego przekierowania HPP. Wyprowadzenie jest korzystne, gdy nachylenie rzeki jest wysokie.

Szczególne miejsce wśród HPP zajmuje elektrownie szczytowo-pompowe,(PSPP) i elektrownie pływowe(PES). Budowa elektrowni szczytowo-pompowej wynika z rosnącego zapotrzebowania na moc szczytową w dużych systemach energetycznych, co determinuje moc wytwórczą niezbędną do pokrycia obciążeń szczytowych. Zdolność elektrowni szczytowo-pompowej do akumulacji energii polega na tym, że energia elektryczna wolna w systemie elektroenergetycznym przez określony czas jest wykorzystywana przez elektrownie szczytowo-pompowe, które pracując w trybie pompowym pompują wodę z zbiornik do górnego basenu magazynowego. Podczas szczytów obciążenia skumulowana energia wraca do systemu elektroenergetycznego (woda z górnego basenu wpływa zastawka i obraca agregatami hydraulicznymi pracującymi w bieżącym trybie generatora).

PES przekształcają energię pływów morskich w energię elektryczną. Energia elektryczna elektrowni wodnych pływowych, ze względu na pewne cechy związane z okresowym charakterem pływów, może być wykorzystywana w systemach energetycznych tylko w połączeniu z energią elektrowni regulacyjnych, które kompensują awarie elektrowni pływowych w okresie dzień lub miesiące.

Najważniejszą cechą zasobów hydroenergetycznych w porównaniu z zasobami paliwowymi i energetycznymi jest ich ciągłe odnawianie. Brak zapotrzebowania na paliwo do HPP determinuje niski koszt energii elektrycznej wytwarzanej w HPP. W związku z tym budowa elektrowni wodnych, pomimo znacznych, konkretnych inwestycji kapitałowych na 1 kW moc zainstalowana i długi czas budowy miały i ma ogromne znaczenie, zwłaszcza gdy wiąże się to z lokalizacją przemysłów energochłonnych.

Elektrownia jądrowa (NPP), elektrownia, w której energia atomowa (jądrowa) jest zamieniana na energię elektryczną. Generator prądu w elektrowni jądrowej to reaktor jądrowy. Ciepło, które uwalnia się w reaktorze w wyniku łańcuchowej reakcji rozszczepienia jądrowego niektórych ciężkich pierwiastków, następnie, podobnie jak w konwencjonalnych elektrowniach cieplnych (TPP), zamieniane jest na energię elektryczną. W przeciwieństwie do elektrowni cieplnych działających na paliwa kopalne, elektrownie jądrowe działają na paliwo jądrowe(w oparciu o 233 U, 235 U, 239 Pu). Ustalono, że światowe zasoby energetyczne paliwa jądrowego (uran, pluton itp.) znacznie przekraczają zasoby energetyczne naturalnych zasobów paliwa organicznego (ropa naftowa, węgiel, gaz ziemny itp.). Otwiera to szerokie perspektywy zaspokojenia szybko rosnącego zapotrzebowania na paliwo. Ponadto należy wziąć pod uwagę stale rosnące zużycie węgla i ropy na cele technologiczne światowego przemysłu chemicznego, który staje się poważnym konkurentem dla elektrociepłowni. Pomimo odkrycia nowych złóż paliwa organicznego i udoskonalenia metod jego produkcji, świat ma tendencję do relatywnego wzrostu jego kosztów. Stwarza to najtrudniejsze warunki dla krajów o ograniczonych zasobach paliw kopalnych. Istnieje oczywista potrzeba szybkiego rozwoju energetyki jądrowej, która już teraz zajmuje poczesne miejsce w bilansie energetycznym wielu uprzemysłowionych krajów świata.

Schemat ideowy elektrowni jądrowej z reaktor jądrowy, z chłodzeniem wodnym, pokazano na ryc. 2. Ciepło wytworzone w rdzeń reaktor płyn chłodzący, pobierana jest przez wodę I obiegu, która jest przepompowywana przez reaktor przez pompę obiegową. Podgrzana woda z reaktora wpływa do wymiennika ciepła (generatora pary) 3, gdzie przekazuje ciepło otrzymane w reaktorze do wody 2. obiegu. Woda z 2 obiegu odparowuje w wytwornicy pary i tworzy się para, która następnie wpływa do turbiny 4.

Najczęściej w elektrowniach jądrowych stosuje się 4 rodzaje reaktorów neutronów termicznych:

1) woda-woda ze zwykłą wodą jako moderatorem i chłodziwem;

2) grafit-woda z chłodziwem wodnym i moderatorem grafitowym;

3) ciężka woda z płynem chłodzącym i ciężka woda jako moderator;

4) graffito - gaz z chłodziwem gazowym i moderatorem grafitowym.

O wyborze najczęściej stosowanego typu reaktora decyduje przede wszystkim zgromadzone doświadczenie w reaktorze nośnym, a także dostępność niezbędnego sprzętu przemysłowego, surowców itp.

Reaktor i jego systemy wspomagające obejmują: sam reaktor z biologicznym ochrona , wymienniki ciepła, pompy lub instalacje nadmuchu gazu, które wprowadzają w obieg czynnik chłodzący, rurociągi i armaturę do obiegu obiegu, urządzenia do przeładunku paliwa jądrowego, systemy wentylacji specjalnej, chłodzenia awaryjnego itp.

Aby chronić personel elektrowni jądrowej przed narażeniem na promieniowanie, reaktor jest otoczony ochroną biologiczną, której głównym materiałem jest beton, woda, piasek serpentynowy. Wyposażenie obwodu reaktora musi być całkowicie uszczelnione. Zapewniony jest system monitorowania miejsc możliwego wycieku chłodziwa, podejmowane są środki, aby pojawienie się wycieków i przerw w obwodzie nie prowadziło do emisji radioaktywnych i zanieczyszczenia terenu elektrowni jądrowej i otoczenia. Radioaktywne powietrze i niewielka ilość oparów chłodziwa, ze względu na obecność przecieków z obwodu, są usuwane z nienadzorowanych pomieszczeń elektrowni jądrowej specjalny system wentylacja, w której, aby wykluczyć możliwość zanieczyszczenia powietrza, przewidziano czyszczenie filtrów i zbiorników gazu trzymającego. Służba kontroli dozymetrycznej monitoruje przestrzeganie zasad bezpieczeństwa radiologicznego przez personel EJ.

NPP, których jest najwięcej nowoczesny wygląd elektrownie mają szereg istotnych zalet w porównaniu z innymi typami elektrowni: w normalnych warunkach pracy absolutnie nie zanieczyszczają środowisko, nie wymagają wiązania ze źródłem surowców i dzięki temu mogą być umieszczone niemal wszędzie. Nowe bloki energetyczne mają moc prawie równa moc przeciętny HPP, jednak współczynnik wykorzystania mocy zainstalowanej w elektrowniach jądrowych (80%) znacznie przewyższa współczynnik HPP lub TPP.

Praktycznie nie ma znaczących wad elektrowni jądrowych w normalnych warunkach pracy. Nie można jednak nie zauważyć niebezpieczeństwa elektrowni jądrowych w sytuacjach wystąpienia siły wyższej: trzęsień ziemi, huraganów itp. - tutaj stare modele bloków stwarzają potencjalne niebezpieczeństwo skażenia radiacyjnego terenów z powodu niekontrolowanego przegrzania reaktora.

Alternatywne źródła energii.

Energia słońca.

W ostatnim czasie dramatycznie wzrosło zainteresowanie problemem wykorzystania energii słonecznej, ponieważ potencjał energetyki opartej na wykorzystaniu bezpośredniego promieniowania słonecznego jest niezwykle wysoki.

Najprostszym kolektorem promieniowania słonecznego jest poczerniała blacha (najczęściej aluminiowa), wewnątrz której znajdują się rury z krążącą w niej cieczą. Ogrzany energią słoneczną pochłoniętą przez kolektor ciecz jest dostarczana do bezpośredniego wykorzystania.

Energia słoneczna jest jednym z najbardziej materiałochłonnych rodzajów produkcji energii. Wykorzystanie energii słonecznej na dużą skalę pociąga za sobą gigantyczny wzrost zapotrzebowania na materiały, a co za tym idzie na zasoby pracy przy wydobyciu surowców, ich wzbogacaniu, produkcji materiałów, produkcji heliostatów, kolektorów, innego sprzętu, i ich transport.

Do tej pory energia elektryczna generowana przez promienie słoneczne jest znacznie droższa niż ta uzyskiwana tradycyjnymi metodami. Naukowcy mają nadzieję, że eksperymenty, które przeprowadzą na obiektach i stacjach doświadczalnych, pomogą rozwiązać nie tylko problemy techniczne, ale także ekonomiczne.

Energia wiatrowa.

Energia poruszających się mas powietrza jest ogromna. Zasoby energii wiatrowej są ponad sto razy większe niż rezerwy energii wodnej wszystkich rzek planety. Wiatry wieją nieustannie i wszędzie na ziemi. Warunki klimatyczne pozwalają na rozwój energetyki wiatrowej na rozległym obszarze.

Ale w dzisiejszych czasach silniki napędzane wiatrem pokrywają tylko jedną tysięczną światowego zapotrzebowania na energię. Dlatego przy projektowaniu koła wiatrowego, serca każdej elektrowni wiatrowej, zaangażowani są konstruktorzy samolotów, którzy są w stanie wybrać najbardziej odpowiedni profil łopat i przestudiować go w tunelu aerodynamicznym. Dzięki staraniom naukowców i inżynierów powstała szeroka gama projektów nowoczesnych turbin wiatrowych.

Energia Ziemi.

Od czasów starożytnych ludzie wiedzieli o elementarnych przejawach gigantycznej energii czającej się w głębinach Globus. W pamięci ludzkości krążą legendy o katastrofalnych erupcjach wulkanów, które pochłonęły miliony ludzkich istnień, nie do poznania zmieniły wygląd wielu miejsc na Ziemi. Siła erupcji nawet stosunkowo niewielkiego wulkanu jest kolosalna, wielokrotnie przewyższa moc największych elektrowni tworzonych ludzkimi rękami. Co prawda nie ma potrzeby mówić o bezpośrednim wykorzystaniu energii erupcji wulkanicznych, póki co ludzie nie mają możliwości powstrzymania tego opornego elementu.

Energia Ziemi nadaje się nie tylko do ogrzewania przestrzeni, jak ma to miejsce w Islandii, ale także do wytwarzania energii elektrycznej. Elektrownie wykorzystujące gorące źródła podziemne działają od dawna. Pierwsza taka elektrownia, jeszcze dość małej mocy, została zbudowana w 1904 roku w małym włoskim miasteczku Larderello. Stopniowo moc elektrowni rosła, uruchamiano coraz więcej nowych bloków, korzystano z nowych źródeł ciepłej wody, a dziś moc elektrowni osiągnęła już imponującą wartość 360 tysięcy kilowatów.

Przesył energii elektrycznej.

Transformatory.

Kupiłeś lodówkę ZIL. Sprzedawca ostrzegł Cię, że lodówka jest przystosowana do napięcia sieciowego 220 V. A w Twoim domu napięcie sieciowe wynosi 127 V. Impas? Zupełnie nie. Po prostu muszę zrobić dodatkowy koszt i kup transformator.

Transformator- bardzo proste urządzenie, które pozwala zarówno zwiększać, jak i zmniejszać napięcie. Konwersja AC odbywa się za pomocą transformatorów. Po raz pierwszy transformatory zostały użyte w 1878 r. przez rosyjskiego naukowca PN Jabłoczkowa do zasilania wynalezionych przez niego „świec elektrycznych”, które były wówczas nowym źródłem światła. Pomysł P. N. Yablochkova opracował I. F. Usagin, pracownik Uniwersytetu Moskiewskiego, który zaprojektował ulepszone transformatory.

Transformator składa się z zamkniętego żelaznego rdzenia, na który nałożone są dwie (czasem więcej) cewki z uzwojeniami drutu (rys. 1). Jedno z uzwojeń, zwane pierwotnym, jest podłączone do źródła napięcia przemiennego. Drugie uzwojenie, do którego podłączone jest „obciążenie”, czyli urządzenia i urządzenia zużywające energię elektryczną, nazywa się wtórnym.

Działanie transformatora opiera się na zjawisku indukcji elektromagnetycznej. Kiedy prąd przemienny przepływa przez uzwojenie pierwotne, w żelaznym rdzeniu pojawia się zmienny strumień magnetyczny, który wzbudza indukcyjne pole elektromagnetyczne w każdym uzwojeniu. Ponadto chwilowa wartość indukcji emf miw dowolny obrót uzwojenia pierwotnego lub wtórnego zgodnie z prawem Faradaya jest określony wzorem:

e = -Δ F/Δ t

Jeśli F= Ф 0 сosωt, to

e = ω Ф 0grzechω t, lub

e =mi 0 grzechω t ,

gdzie mi 0 \u003d ω Ф 0 - amplituda pola elektromagnetycznego w jednym obrocie.

W uzwojeniu pierwotnym, które ma p 1 obroty, całkowita indukcja emf mi 1 jest równe n 1 mi.

W uzwojeniu wtórnym występuje całkowite pole elektromagnetyczne. e 2 jest równe n 2 e, gdzie p 2 to liczba zwojów tego uzwojenia.

Stąd wynika, że

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

Suma napięcia ty 1 , zastosowane do uzwojenia pierwotnego i EMF mi 1 powinien być równy spadkowi napięcia w uzwojeniu pierwotnym:

ty 1 + mi 1 = i 1 R 1 , gdzie R 1 jest czynną rezystancją uzwojenia, a i 1 jest w nim prąd. To równanie wynika bezpośrednio z ogólnego równania. Zwykle czynny opór uzwojenia jest mały i człon i 1 R 1 można zaniedbać. Więc

ty 1 ≈ - e 1. (2)

Gdy uzwojenie wtórne transformatora jest otwarte, prąd w nim nie płynie i zachodzi zależność:

ty 2 ≈ - mi 2 . (3)

Ponieważ chwilowe wartości emf mi 1 oraz mi 2 zmiany fazy, to ich stosunek we wzorze (1) można zastąpić stosunkiem wartości efektywnych mi 1 orazmi 2 te pola elektromagnetyczne lub, z uwzględnieniem równości (2) i (3), stosunek wartości skutecznych napięć U 1 i Ty 2 .

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

Wartość k zwany współczynnikiem transformacji. Jeśli k>1, to transformator obniża napięcie, z k<1 - wzrastający.

Gdy obwód uzwojenia wtórnego jest zamknięty, płynie w nim prąd. Wtedy relacja ty 2 ≈ - mi 2 nie jest już dokładnie spełniony, a zatem związek między U 1 i Ty 2 staje się bardziej złożony niż w równaniu (4).

Zgodnie z prawem zachowania energii moc w obwodzie pierwotnym musi być równa mocy w obwodzie wtórnym:

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

gdzie I 1 oraz I 2 - efektywne wartości siły w uzwojeniu pierwotnym i wtórnym.

Stąd wynika, że

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

Oznacza to, że kilkakrotnie zwiększając napięcie za pomocą transformatora, zmniejszamy prąd o tę samą wartość (i odwrotnie).

Ze względu na nieuniknione straty energii na wytwarzanie ciepła w uzwojeniach i rdzeniu żelaznym, równania (5) i (6) są w przybliżeniu spełnione. Jednak w nowoczesnych transformatorach dużej mocy łączne straty nie przekraczają 2-3%.

W codziennej praktyce często mamy do czynienia z transformatorami. Oprócz tych transformatorów, których używamy, chcąc nie chcąc, ze względu na to, że urządzenia przemysłowe są przeznaczone na jedno napięcie, a drugie jest używane w sieci miejskiej, oprócz nich mamy do czynienia z kołowrotkami samochodowymi. Szpulka jest transformatorem podwyższającym. Do wytworzenia iskry zapalającej pracującą mieszankę potrzebne jest wysokie napięcie, które uzyskujemy z akumulatora samochodowego, po uprzednim zamienieniu prądu stałego akumulatora na prąd przemienny za pomocą wyłącznika. Łatwo zauważyć, że aż do utraty energii użytej do nagrzania transformatora, wraz ze wzrostem napięcia, prąd maleje i odwrotnie.

Spawarki wymagają transformatorów obniżających napięcie. Spawanie wymaga bardzo dużych prądów, a transformator spawarki ma tylko jeden zwój wyjściowy.

Zapewne zauważyłeś, że rdzeń transformatora wykonany jest z cienkich blach stalowych. Odbywa się to, aby nie tracić energii podczas konwersji napięcia. W materiałach arkuszowych prądy wirowe będą odgrywać mniejszą rolę niż w materiale stałym.

W domu masz do czynienia z małymi transformatorami. Jeśli chodzi o potężne transformatory, to są to ogromne konstrukcje. W takich przypadkach rdzeń z uzwojeniami umieszczany jest w zbiorniku wypełnionym olejem chłodzącym.

Przesył energii elektrycznej

Konsumenci energii elektrycznej są wszędzie. Jest produkowany w stosunkowo nielicznych miejscach w pobliżu źródeł paliw i zasobów wodnych. Dlatego konieczne staje się przesyłanie energii elektrycznej na odległości czasami sięgające setek kilometrów.

Jednak przesył energii elektrycznej na duże odległości wiąże się ze znacznymi stratami. Faktem jest, że przepływając przez linie energetyczne, prąd je podgrzewa. Zgodnie z prawem Joule'a-Lenza energia zużyta na ogrzewanie przewodów linii jest określona wzorem

gdzie R jest oporem linii. W przypadku długiej linii przesył energii może stać się ogólnie nieekonomiczny. Aby zmniejszyć straty, możesz oczywiście podążać ścieżką zmniejszania rezystancji R linii, zwiększając pole przekroju przewodów. Ale aby zmniejszyć R, na przykład o współczynnik 100, masę drutu należy również zwiększyć o współczynnik 100. Oczywiste jest, że nie można pozwolić na tak duży wydatek drogiego metalu nieżelaznego, nie mówiąc już o trudnościach z mocowaniem ciężkich drutów na wysokich masztach itp. Dlatego straty energii w linii są redukowane w inny sposób: poprzez zmniejszenie prądu w kolejce. Na przykład 10-krotne zmniejszenie prądu powoduje 100-krotne zmniejszenie ilości ciepła uwalnianego w przewodach, co oznacza, że ​​uzyskuje się ten sam efekt, co przy stukrotnym obciążeniu drutu.

Ponieważ aktualna moc jest proporcjonalna do iloczynu natężenia prądu i napięcia, w celu utrzymania przesyłanej mocy konieczne jest zwiększenie napięcia w linii przesyłowej. Co więcej, im dłuższa linia przesyłowa, tym bardziej opłaca się stosować wyższe napięcie. Na przykład w linii przesyłowej wysokiego napięcia Volzhskaya HPP - Moskwa stosuje się napięcie 500 kV. Tymczasem generatory prądu przemiennego są budowane na napięcia nieprzekraczające 16-20 kV, ponieważ wyższe napięcie wymagałoby zastosowania bardziej złożonych specjalnych środków w celu odizolowania uzwojeń i innych części generatorów.

Dlatego transformatory podwyższające napięcie są instalowane w dużych elektrowniach. Transformator zwiększa napięcie w linii tak samo, jak zmniejsza prąd. Straty mocy w tym przypadku są niewielkie.

W celu bezpośredniego wykorzystania energii elektrycznej w silnikach napędu elektrycznego obrabiarek, w sieci oświetleniowej oraz do innych celów należy zmniejszyć napięcie na końcach linii. Osiąga się to za pomocą transformatorów obniżających napięcie. Co więcej, zwykle spadek napięcia i odpowiednio wzrost natężenia prądu następuje w kilku etapach. Na każdym etapie napięcie maleje, a obszar objęty siecią elektryczną powiększa się. Schemat przesyłu i dystrybucji energii elektrycznej przedstawiono na rysunku.

Elektrownie w wielu regionach kraju są połączone liniami przesyłowymi wysokiego napięcia, tworząc wspólną sieć energetyczną, do której podłączeni są odbiorcy. Takie stowarzyszenie nazywa się systemem elektroenergetycznym. System elektroenergetyczny zapewnia nieprzerwane dostawy energii do odbiorców, niezależnie od ich lokalizacji.

Wykorzystanie energii elektrycznej.

Wykorzystanie energii elektrycznej w różnych dziedzinach nauki.

Wiek XX stał się wiekiem, w którym nauka wkracza we wszystkie sfery społeczeństwa: gospodarkę, politykę, kulturę, edukację itp. Naturalnie nauka bezpośrednio wpływa na rozwój energetyki i zakres elektroenergetyki. Z jednej strony nauka przyczynia się do poszerzania zakresu energii elektrycznej i tym samym zwiększa jej zużycie, z drugiej jednak strony w dobie nieograniczonego wykorzystania nieodnawialnych zasobów energii zagraża przyszłym pokoleniom rozwój energooszczędnych technologii i ich wdrażanie w życie staje się pilnym zadaniem nauki.

Rozważmy te pytania na konkretnych przykładach. Około 80% wzrostu PKB (produktu krajowego brutto) w krajach rozwiniętych osiąga się dzięki innowacjom technicznym, z których większość związana jest z wykorzystaniem energii elektrycznej. Wszystko, co nowe w przemyśle, rolnictwie i życiu codziennym, dociera do nas dzięki nowym osiągnięciom w różnych dziedzinach nauki.

Obecnie są wykorzystywane we wszystkich obszarach ludzkiej działalności: do rejestrowania i przechowywania informacji, tworzenia archiwów, przygotowywania i redagowania tekstów, wykonywania prac rysunkowych i graficznych, automatyzacji produkcji i rolnictwa. Elektronizacja i automatyzacja produkcji to najważniejsze konsekwencje „drugiej rewolucji przemysłowej” czy „mikroelektronicznej” w gospodarkach krajów rozwiniętych. Rozwój zintegrowanej automatyki jest bezpośrednio związany z mikroelektroniką, której jakościowo nowy etap rozpoczął się po wynalezieniu w 1971 mikroprocesora - mikroelektronicznego urządzenia logicznego wbudowanego w różne urządzenia do sterowania ich działaniem.

Mikroprocesory przyspieszyły rozwój robotyki. Większość używanych obecnie robotów należy do tzw. pierwszej generacji i jest wykorzystywana do spawania, cięcia, prasowania, powlekania itp. Roboty drugiej generacji, które je zastępują, są wyposażone w urządzenia do rozpoznawania otoczenia. A roboty - „intelektualiści” trzeciego pokolenia będą „widzieć”, „poczuć”, „słyszeć”. Naukowcy i inżynierowie nazywają energią jądrową, eksploracją kosmosu, transportem, handlem, magazynowaniem, opieką medyczną, przetwarzaniem odpadów i rozwojem bogactwa dna oceanicznego obszarami o największym znaczeniu dla wykorzystania robotów. Większość robotów działa na energię elektryczną, ale wzrost zużycia energii elektrycznej przez robota jest równoważony zmniejszeniem kosztów energii w wielu energochłonnych procesach produkcyjnych poprzez wprowadzenie inteligentniejszych metod i nowych energooszczędnych procesów technologicznych.

Wróćmy jednak do nauki. Wszystkie nowe rozwiązania teoretyczne są weryfikowane eksperymentalnie po obliczeniach komputerowych. I z reguły na tym etapie badania prowadzone są za pomocą pomiarów fizycznych, analiz chemicznych itp. Tutaj narzędzia badań naukowych są różnorodne – liczne przyrządy pomiarowe, akceleratory, mikroskopy elektronowe, tomografy rezonansu magnetycznego itp. Większość z tych instrumentów nauk eksperymentalnych działa na energię elektryczną.

Nauka w dziedzinie komunikacji i komunikacji rozwija się bardzo szybko. Łączność satelitarna jest wykorzystywana nie tylko jako środek komunikacji międzynarodowej, ale także w życiu codziennym – anteny satelitarne nie są rzadkością w naszym mieście. Nowe środki komunikacji, takie jak technologia światłowodowa, mogą znacznie zmniejszyć straty energii elektrycznej w procesie przesyłania sygnałów na duże odległości.

Nauka i sfera zarządzania nie ominęły. Wraz z rozwojem rewolucji naukowo-technicznej, rozszerzaniem się sfery produkcyjnej i pozaprodukcyjnej działalności człowieka, coraz większą rolę w podnoszeniu ich efektywności zaczyna odgrywać zarządzanie. Ze sztuki, do niedawna opartej na doświadczeniu i intuicji, zarządzanie stało się nauką. Nauka o zarządzaniu, ogólne prawa odbierania, przechowywania, przesyłania i przetwarzania informacji nazywana jest cybernetyką. Termin ten pochodzi od greckich słów „sternik”, „sternik”. Znajduje się w pismach starożytnych filozofów greckich. Jednak jego nowe narodziny faktycznie miały miejsce w 1948 roku, po opublikowaniu książki „Cybernetyka” amerykańskiego naukowca Norberta Wienera.

Przed początkiem rewolucji „cybernetycznej” istniała tylko informatyka papierowa, której głównym środkiem percepcji był ludzki mózg i która nie korzystała z elektryczności. Rewolucja „cybernetyczna” dała początek zupełnie innej - maszynowej informatyce, odpowiadającej gigantycznie zwiększonym przepływom informacji, której źródłem energii jest elektryczność. Stworzono zupełnie nowe sposoby pozyskiwania informacji, ich gromadzenia, przetwarzania i przesyłania, które razem tworzą złożoną strukturę informacyjną. W jej skład wchodzą zautomatyzowane systemy sterowania (zautomatyzowane systemy sterowania), informacyjne bazy danych, zautomatyzowane bazy informacyjne, centra komputerowe, wideoterminale, kopiarki i telegrafy, ogólnopolskie systemy informatyczne, systemy łączności satelitarnej i światłowodowej o dużej szybkości – wszystko to w nieograniczony sposób poszerzyło możliwości zakres wykorzystania energii elektrycznej.

Wielu naukowców uważa, że ​​w tym przypadku mówimy o nowej cywilizacji „informacyjnej”, która zastępuje tradycyjną organizację społeczeństwa typu przemysłowego. Ta specjalizacja charakteryzuje się następującymi ważnymi cechami:

· szerokie zastosowanie technologii informatycznych w produkcji materialnej i niematerialnej, w dziedzinie nauki, edukacji, ochrony zdrowia itp.;

obecność szerokiej sieci różnych banków danych, w tym użytku publicznego;

przekształcenie informacji w jeden z najważniejszych czynników rozwoju gospodarczego, narodowego i osobistego;

swobodny przepływ informacji w społeczeństwie.

Takie przejście od społeczeństwa przemysłowego do „cywilizacji informacyjnej” stało się możliwe w dużej mierze dzięki rozwojowi energetyki i zapewnieniu dogodnego rodzaju energii w przesyle i użytkowaniu – energii elektrycznej.

Energia elektryczna w produkcji.

Nie można sobie wyobrazić współczesnego społeczeństwa bez elektryfikacji działalności produkcyjnej. Już pod koniec lat 80. ponad 1/3 całego zużycia energii na świecie odbywała się w postaci energii elektrycznej. Na początku następnego stulecia proporcja ta może wzrosnąć do 1/2. Taki wzrost zużycia energii elektrycznej związany jest przede wszystkim ze wzrostem jej zużycia w przemyśle. Główna część przedsiębiorstw przemysłowych pracuje na energii elektrycznej. Wysokie zużycie energii elektrycznej jest typowe dla branż energochłonnych, takich jak metalurgia, przemysł aluminiowy czy inżynieryjny.

Elektryczność w domu.

Elektryczność w życiu codziennym jest niezbędnym pomocnikiem. Codziennie mamy z nim do czynienia i prawdopodobnie nie wyobrażamy sobie już bez niego życia. Pamiętaj, kiedy ostatnio zgasiłeś światło, czyli w Twoim domu nie było prądu, pamiętaj, jak przysięgałeś, że nie masz czasu na nic i potrzebujesz światła, potrzebujesz telewizora, czajnika i kilku innych urządzenia elektryczne. W końcu, jeśli na zawsze stracimy energię, to po prostu wrócimy do tych starożytnych czasów, kiedy jedzenie gotowano na ogniu i żyliśmy w zimnych wigwamach.

Znaczenie elektryczności w naszym życiu można opisać całym wierszem, jest ona tak ważna w naszym życiu i jesteśmy do niej tak przyzwyczajeni. Wprawdzie już nie zauważamy, że przychodzi do naszych domów, ale kiedy jest wyłączona, staje się to bardzo niewygodne.

Doceń prąd!

Bibliografia.

1. Podręcznik S.V. Gromova „Fizyka, klasa 10”. Moskwa: Oświecenie.

2. Słownik encyklopedyczny młodego fizyka. Pogarszać. V.A. Czujanow, Moskwa: Pedagogika.

3. Allion L., Wilcons W. Fizyka. Moskwa: Nauka.

4. Koltun M. Świat fizyki. Moskwa.

5. Źródła energii. Fakty, problemy, rozwiązania. Moskwa: Nauka i technologia.

6. Nietradycyjne źródła energii. Moskwa: Wiedza.

7. Yudasin L.S. Energy: problemy i nadzieje. Moskwa: Oświecenie.

8. Podgórny A.N. Energia wodorowa. Moskwa: Nauka.

Kategoria K: Prace elektroinstalacyjne

Produkcja energii elektrycznej

Energia elektryczna (elektryczność) jest najbardziej zaawansowaną formą energii i jest wykorzystywana we wszystkich sferach i gałęziach produkcji materialnej. Do jego zalet należy możliwość przesyłania na duże odległości oraz konwersji na inne rodzaje energii (mechaniczna, cieplna, chemiczna, świetlna itp.).

Energia elektryczna jest wytwarzana w specjalnych przedsiębiorstwach - elektrowniach, które przetwarzają na energię elektryczną inne rodzaje energii: chemiczną, paliwową, wodną, ​​wiatrową, słoneczną, jądrową.

Możliwość przesyłania energii elektrycznej na duże odległości umożliwia budowę elektrowni w pobliżu miejsc paliwowych lub na rzekach wezbranych, co jest bardziej ekonomiczne niż transport dużych ilości paliwa do elektrowni zlokalizowanych w pobliżu odbiorców energii elektrycznej.

W zależności od rodzaju wykorzystywanej energii wyróżniamy elektrownie cieplne, hydrauliczne, jądrowe. Elektrownie wykorzystujące energię wiatru i ciepło słoneczne to wciąż małoenergetyczne źródła energii elektrycznej, które nie mają znaczenia przemysłowego.

Elektrociepłownie wykorzystują energię cieplną uzyskaną ze spalania paliw stałych (węgiel, torf, łupki bitumiczne), płynnych (olej opałowy) i gazowych (gaz ziemny, wielkopiecowy i koksowniczy) w piecach kotłowych.

Energia cieplna zamieniana jest na energię mechaniczną poprzez obrót turbiny, która zamieniana jest na energię elektryczną w generatorze podłączonym do turbiny. Generator staje się źródłem energii elektrycznej. Elektrownie cieplne wyróżniają się rodzajem silnika podstawowego: turbina parowa, silnik parowy, silnik spalinowy, lokomobila, turbina gazowa. Ponadto elektrownie z turbinami parowymi dzielą się na kondensacyjne i kogeneracyjne. Stacje kondensacyjne dostarczają odbiorcom wyłącznie energię elektryczną. Para odlotowa przechodzi przez cykl chłodzenia i zamieniając się w kondensat, jest ponownie wprowadzana do kotła.

Zaopatrzenie odbiorców w energię cieplną i elektryczną realizowane jest przez ciepłownie, zwane elektrociepłowniami (CHP). Na tych stacjach energia cieplna jest tylko częściowo zamieniana na energię elektryczną i jest wydatkowana głównie na zaopatrywanie w parę i gorącą wodę przedsiębiorstw przemysłowych i innych odbiorców znajdujących się w bezpośrednim sąsiedztwie elektrowni.

Elektrownie wodne (HPP) budowane są na rzekach, które są niewyczerpanym źródłem energii dla elektrowni. Płyną z wyżyn na niziny i dzięki temu są w stanie wykonywać prace mechaniczne. Elektrownie wodne budowane są na górskich rzekach, wykorzystując naturalne ciśnienie wody. Na rzekach płaskich ciśnienie jest sztucznie wytworzone przez budowę zapór, ze względu na różnicę poziomów wody po obu stronach zapory. Turbiny wodne to podstawowe silniki w elektrowniach wodnych, w których energia przepływu wody jest zamieniana na energię mechaniczną.

Woda wprawia w ruch wirnik hydroturbiny i generator, natomiast energia mechaniczna hydroturbiny zamieniana jest na energię elektryczną generowaną przez generator. Budowa elektrowni wodnej, oprócz zadania wytwarzania energii elektrycznej, rozwiązuje również kompleks innych zadań o znaczeniu gospodarczym kraju - poprawę żeglugi rzek, nawadnianie i podlewanie suchych terenów, poprawę zaopatrzenia w wodę miast i przedsiębiorstw przemysłowych.

Elektrownie jądrowe (EJ) zaliczane są do cieplnych turbin parowych, które nie pracują na paliwach kopalnych, ale wykorzystują jako źródło energii ciepło uzyskane w procesie rozszczepienia jądrowego atomów paliwa jądrowego (paliwa) – uranu lub plutonu. W elektrowniach jądrowych rolę bloków kotłowych pełnią reaktory jądrowe i wytwornice pary.

Zasilanie odbiorców odbywa się głównie z sieci elektrycznych, które łączą wiele elektrowni. Równoległa praca elektrowni na wspólnej sieci elektrycznej zapewnia racjonalny rozkład obciążenia między elektrowniami, najbardziej ekonomiczne wytwarzanie energii elektrycznej, lepsze wykorzystanie mocy zainstalowanej stacji, zwiększenie niezawodności zasilania odbiorców i zaopatrywanie ich w energię elektryczną o normalne wskaźniki jakości pod względem częstotliwości i napięcia.

Konieczność unifikacji spowodowana jest nierównomiernym obciążeniem elektrowni. Zapotrzebowanie konsumentów na energię elektryczną zmienia się dramatycznie nie tylko w ciągu dnia, ale także w różnych porach roku. Zimą wzrasta zużycie energii elektrycznej na oświetlenie. W rolnictwie latem potrzebna jest duża ilość energii elektrycznej do prac polowych i nawadniania.

Różnica w stopniu obciążenia stacji jest szczególnie zauważalna przy znacznej odległości między obszarami zużycia energii elektrycznej od siebie w kierunku ze wschodu na zachód, co tłumaczy się różnicą w czasie nadejścia godzin porannych i wieczorne maksima obciążenia. W celu zapewnienia niezawodności zasilania odbiorców oraz lepszego wykorzystania mocy elektrowni pracujących w różnych trybach łączy się je w systemy energetyczne lub elektryczne z wykorzystaniem sieci elektrycznych wysokiego napięcia.

Zespół elektrowni, linii elektroenergetycznych i sieci ciepłowniczych oraz odbiorników energii elektrycznej i cieplnej, połączonych w całość wspólnością reżimu i ciągłością procesu wytwarzania i zużycia energii elektrycznej i cieplnej, nazywa się system energetyczny (system energetyczny). System elektroenergetyczny, składający się z podstacji i linii przesyłowych różnych napięć, jest częścią systemu elektroenergetycznego.

Z kolei systemy energetyczne poszczególnych regionów są ze sobą połączone w celu równoległej pracy i tworzą duże systemy, na przykład zunifikowany system energetyczny (JES) europejskiej części ZSRR, zunifikowane systemy Syberii, Kazachstanu, Azji Środkowej itp. .

Elektrociepłownie i elektrownie zakładowe są zwykle podłączone do sieci elektroenergetycznej najbliższego systemu elektroenergetycznego za pośrednictwem linii napięcia generatora 6 i 10 kV lub linii wyższego napięcia (35 kV i wyższego) poprzez podstacje transformatorowe. Przesył energii wytwarzanej przez potężne elektrownie regionalne do sieci elektroenergetycznej w celu zasilania odbiorców odbywa się liniami wysokiego napięcia (110 kV i wyższe).

- Produkcja energii elektrycznej