Primaarenergia klassifikatsioon. Traditsiooniline energia

Energia on sotsiaalse tootmise valdkond, mis hõlmab energiaressursse, tootmist, muundamist, edastamist ja kasutamist erinevad tüübid energia. Iga riigi energiasektor toimib vastavate energiasüsteemide raames.

Energiasüsteemid - igat tüüpi energiaressursside kogum, meetodid ja vahendid nende hankimiseks, muundamiseks, jaotamiseks ja kasutamiseks, tagades tarbijatele kõikvõimaliku energiavarustuse.

Toitesüsteemid hõlmavad järgmist:

Elektrisüsteem;

Nafta- ja gaasivarustussüsteem;

Söetööstuse süsteem;

Tuumaenergia;

Ebatavaline energia.

Kõigist eespool nimetatutest on elektrisüsteem Valgevene Vabariigis kõige enam esindatud.

Elektrisüsteem - elektrijaamade ühendus, mis on ühendatud elektriülekandeliinidega (PTL) ja varustab tarbijaid ühiselt elektriga.

Energia on üks looduse juhtimise vorme. Tulevikus on tehnoloogia seisukohalt tehniliselt võimalik energiakogus praktiliselt piiramatu, kuid energiasektoril on olulised piirangud biosfääri termodünaamilistele (termilistele) piiridele. Nende piirangute mõõtmed on ilmselt lähedased energiahulgale, mida biosfääri elusorganismid assimileerivad koos teiste Maa pinnal toimuvate energiaprotsessidega. Nende energiakoguste suurenemine on tõenäoliselt katastroofiline või igal juhul avaldab see biosfäärile kriisiefekti.

Kõige sagedamini eristatakse kaasaegses energeetikas traditsioonilist ja mittetraditsioonilist energiat.

Traditsiooniline energia

Traditsiooniline energeetika jaguneb peamiselt elektrienergia ja soojusenergeetikaks.

Enamik mugav vaade energia - elektriline, mida võib pidada tsivilisatsiooni aluseks. Muutumine primaarenergia elektrienergiaks toodetakse elektrijaamades: soojuselektrijaamades, hüdroelektrijaamades, tuumaelektrijaamades.

Ligikaudu 70% elektrienergiast toodetakse soojuselektrijaamades. Need on jagatud kondenseerivateks soojuselektrijaamadeks (CPS), mis toodavad ainult elektrit, ning soojuse ja elektri koostootmisjaamadeks (CHP), mis toodavad elektrit ja soojust.

TPP põhivarustus on katla-aurugeneraator, turbiin, generaator, aurukondensaator ja tsirkulatsioonipump.

Aurugeneraatori katlas vabaneb kütuse põletamisel soojusenergia, mis muundatakse veeauru energiaks. Turbiinis muudetakse veeauru energia pöörlemise mehaaniliseks energiaks. Generaator muudab mehaanilise pöörlemise energia elektrienergiaks. Koostootmisskeem erineb selle poolest, et lisaks elektrienergia, soojust tekitab ka osa auru eemaldamine ja selle abil soojendusvõrku tarnitud vee soojendamine.

Seal on gaasiturbiinidega soojuselektrijaamu. Töövedelik ja need - gaas õhuga. Gaas vabaneb fossiilkütuse põlemisel ja segatakse kuumutatud õhuga. Õhk -gaasisegu temperatuuril 750 - 770 ° C tarnitakse turbiinile, mis pöörab generaatorit. Gaasiturbiinseadmetega TPP on paremini manööverdatav, hõlpsasti käivitatav, peatatav ja reguleeritav. Kuid nende võimsus on 5–8 korda väiksem kui aurudel.

Elektrienergia tootmise protsess TPP -des võib jagada kolmeks tsükliks: keemiline - põlemisprotsess, mille tulemusel kantakse soojus aurule; mehaaniline - auru soojusenergia muundatakse pöörlevaks energiaks; elektriline - mehaaniline energia muundatakse elektrienergiaks.

TPP üldine tõhusus koosneb efektiivsustsüklite korrutisest:

Ideaalse mehaanilise tsükli efektiivsuse määrab niinimetatud Carnoti tsükkel:

kus T 1 ja T 2 on auru temperatuur auruturbiini sisse- ja väljalaskeava juures.

Kaasaegsetes elektrijaamades T 1 = 550 ° C (823 ° K), T 2 = 23 ° C (296 ° K).

Peaaegu kahjumit arvesse võttes = 36 - 39%. Rohkemate tõttu täielik kasutamine soojusenergia kasutegur koostootmisel = 60 - 65%.

Tuumajaam erineb soojuselektrijaamast selle poolest, et katla asendatakse tuumareaktoriga. Auru tekitamiseks kasutatakse tuumareaktsiooni soojust.

Tuumaelektrijaama primaarenergiaks on sisemine tuumaenergia, mis tuuma lõhustumisel vabaneb kolossaalse kineetilise energia kujul, mis omakorda muundatakse soojusenergiaks. Paigaldist, kus need muutused toimuvad, nimetatakse reaktoriks.

Reaktori südamikku läbib jahutusvedelik, mis eemaldab soojuse (vesi, inertgaasid jne). Jahutusvedelik kannab soojust aurugeneraatorisse, andes selle veele. Tekkinud veeaur siseneb turbiini. Reaktori võimsust juhitakse spetsiaalsete varraste abil. Need sisestatakse südamikku ja muudavad neutronivoogu ning seega ka tuumareaktsiooni intensiivsust.

Tuumaelektrijaama looduslik tuumkütus on uraan. Bioloogiliseks kaitseks kiirguse eest kasutatakse mitme meetri paksust betoonikihti.

Kui põletatakse 1 kg kivisütt, saab elektrienergiat 8 kWh ja 1 kg tuumkütuse tarbimisel tekib 23 miljonit kWh elektrit.

Inimkond on enam kui 2000 aastat kasutanud Maa veeenergiat. Nüüd kasutatakse vee energiat kolme tüüpi hüdroelektrijaamades:

1) hüdroelektrijaamad (HEJ);

2) loodete elektrijaamad (TPS), mis kasutavad merede ja ookeanide loodete energiat;

3) pumbatavad jaamad (PSPP), mis koguvad ja kasutavad veehoidlate ja järvede energiat.

Elektrijaama turbiini hüdroenergia ressursid muudetakse mehaaniliseks energiaks, mis muundatakse generaatoris elektrienergiaks.

Seega on peamised energiaallikad tahke kütus, õli, gaas, vesi, uraanituumade lagunemisenergia ja muud radioaktiivsed ained.

Valgevene territooriumil uuritud naftaväljad on koondunud nafta- ja gaasipiirkonda - Pripjati süvendisse, mille pindala on umbes 30 tuhat ruutmeetrit. km. Esialgsed taaskasutatavad naftaressursid olid hinnanguliselt 355,56 miljonit tonni, millest 46 protsenti anti üle tööstuskategooriatesse. Aastatel 1965–2002 avastati 185 naftavälja, millest 64 -l on koguvarusid 168 miljonit tonni. Seega on avastamata naftavarusid hinnanguliselt 187,56 miljonit tonni.

Arendamise algusest peale on toodetud 109,784 miljonit tonni õli ja 11,3 miljardit kuupmeetrit õli. m seotud gaasi, tööstuskategooriate naftajääkide varud moodustavad 58 miljonit tonni, seotud gaas - 3,43 miljardit kuupmeetrit. m. Suurem osa naftast (96 protsenti) toodetakse (in viimasel ajal rohkem kui 1,8 miljonit tonni aastas) aktiivset jääkvaru, mis moodustab 26 miljonit tonni (41 protsenti), nende eraldamise tähtaeg-15 aastat ja koos raskesti taastatavate (madala läbilaskvusega reservuaaridega) kui 80 protsenti ja kõrge viskoossusega) - 31 aastat.

Eeldatakse, et aastaks 2012 väheneb nafta aastane toodang 320 tuhande tonni võrra ehk 11,3 protsenti ja ulatub 1500 tuhande tonnini. Seotud gaasi taaskasutatavad mahud vähenevad 254 miljonilt kuupmeetrilt. m aastal 2003 kuni 208 miljonit kuupmeetrit. m aastal 2012.

Tuginedes naftatootmise dünaamika analüüsile nii maailmapraktikas kui ka vabariigis, märgitakse pärast selle tootmise maksimaalse taseme saavutamist järsku langust. Selle põhjuseks on asjaolu, et peamised suurimad naftaväljad, mis tagasid saavutatud tootmistasemed, ammendusid järk -järgult ning äsja avastatud väikeste maardlate varud ei asendanud taastatud nafta koguseid. Lisaks raskendab langust raskesti taastatava õli osakaalu suurenemine kogu tootmismahus, mille kaevandamine aluspinnast eeldab uute kallite tehnoloogiate kasutamist. Samal ajal väheneb selle tootmise majanduslik efektiivsus märkimisväärselt.

Nafta tootmise stabiliseerimiseks ja eelduste loomiseks selle kasvuks on vaja ressursibaasi järsult suurendada, avastades uusi põlde, mille varud ületavad nafta taaskasutamise mahu.

Valgevene Vabariigis on Orsha ja Podlyassko-Bresti süvendid paljulubavad nafta ja gaasi osas, lisaks Pripjati süvendile. Kaubanduslik õli kandevõime kehtestati siiski ainult Pripyati künas. Orsha ja Podlasko-Bresti depressiooni väljavaated on väga problemaatilised ja neid ei ole veel üheselt kindlaks määratud. Seetõttu tugineb vabariigi naftatööstuse edasiarendamise strateegia kaasaegsetele teadmistele Valgevene geoloogilisest struktuurist, naftaväljade uurimise, uurimise ja arendamise kogemustele ning arvutatakse ainult Pripyati küna ressursibaasi alusel. Kuna süvikus on suured naftaväljad juba avastatud ja neid kasutatakse ning praegu puuduvad tootmise suurendamiseks objektiivsed eeldused, on prognoositavate tootmisnäitajate arvutamise aluseks kahanemiskiiruse maksimaalse võimaliku aeglustumise põhimõte naftatootmise tasemel ja selle stabiliseerumisel.

Seatud ülesannete lahendamiseks on vaja avastada ja kiiresti arendada uusi naftavälju ning teostada kõige intensiivsem ja täielikum õli väljavedu sooltest, kasutades selleks kaasaegseid tehnoloogilisi uurimis-, uurimis- ja tootmismeetodeid. õli, mis on suunatud:

1) puurimiseks ettevalmistatud ehitiste (objektide) töökindluse suurendamine seismilise uurimise teel (ruumiliste seismiliste toimingute kasutamise laiendamine, materjalide töötlemise ja tõlgendamise meetodite täiustamine);

2) kaevude puurimise, katte ja katsetamise täiustamine, tagades produktiivsete koosseisude reservuaaromaduste säilimise primaarse ja sekundaarse puurimise ajal (puurplatvormide ümberehitus, kaasaegsete kivimilõikeriistade ja loputusvedeliku kasutuselevõtt);

3) kaevude geofüüsikaliste ja geokeemiliste uuringute tõhususe suurendamine veehoidlate ning nende nafta- ja gaasisisalduse tuvastamiseks (väligeofüüsikaliste ja puuraukude seismiliste uuringute tehniline ümberehitus);

4) õlitootmise intensiivistamine ja nafta taaskasutamise suurendamine (kõrvalteede puurimiseks vajalike seadmete ostmine, moodustumist stimuleerivate füüsikalis-keemiliste meetodite rakendamine, elektriliste sukeldusrajatiste töö jälgimise süsteemi kasutuselevõtt, kõrgsurvepaigaldiste ostmine jne. );

5) suure viskoossusega õli tootmine (erinevate tehnoloogiate katsetamine).

Vabariigis on uuritud üle 9000 turbamaardla, mille kogupindala on 2,54 miljoni hektari maardla tööstusliku sügavuse piires ja esialgse turbavaruga 5,65 miljardit tonni. Praeguseks on ülejäänud geoloogilisi varusid hinnanguliselt 4 miljardit tonni, mis on 70 protsenti esialgsest.

Peamised varud asuvad põllumajanduses kasutatavates maardlates (1,7 miljardit tonni ehk 39 protsenti ülejäänud varudest) või liigitatakse looduskaitseobjektideks (1,6 miljardit tonni ehk 37 protsenti).

Arendatud fondi kaasatud turbaressursid on hinnanguliselt 250 miljonit tonni, mis moodustab 5,5 protsenti ülejäänud varudest. Taastatavad varud põllu arendamise ajal on hinnanguliselt 100–130 miljonit tonni.

Antud andmed annavad tunnistust vabariigi käsutuses olevatest olulistest turbavarudest. Kuid praegu on selle tarbijaks peamiselt kodumajapidamiste sektor, mis piirab tarbimise kasvu. Turba kütusekasutuse edasine märkimisväärne suurenemine on võimalik olemasolevate ümberehitusseadmete tõttu või uute katlamajade ja mini-koostootmisjaamade loomise tõttu, mis on ette nähtud seda tüüpi kütusega töötamiseks.

Küttekontserni turba tootmise suurendamiseks on vaja ette valmistada 8000 hektari uued turbamaardlate alad ja osta täiendavaid tehnoloogilisi seadmeid. Kavandatakse mätasturba tootmise edasist suurendamist. Pikemas perspektiivis on võimalik ehitada liikuvaid jaamu, mille võimsus on 5-10 tuhat tonni.

Turbamaardlate kasutusmäära suurendamiseks ja seeläbi taaskasutatavate varude suurendamiseks on vaja laialdaselt tutvustada ammendatud turbamaardlate kasutamise uusi suundi-0,2–0,3 meetrit kaitsekihi jätvate turbavarude arendamine, veekogude taasveetamine. ammendunud hoiused.

1. jaanuari 2003. aasta seisuga on Neogeeni setetes teada 3 pruunsöe ladestust: Zhitkovichskoe, Brinevskoe ja Tonezhskoe koguvaruga 151,6 miljonit tonni. Severnaja (23,5 miljonit tonni) ja Naidinskaja on üksikasjalikult uuritud ja tööstuse arendamiseks ette valmistatud. (23,1 miljonit tonni) Zhitkovichi maardla söelademeid, ülejäänud kahte - Južnaja (13,8 miljonit tonni) ja Kolmenskajat (8,6 miljonit tonni) - uuriti esialgu.

Tuginedes Zhitkovichi väljale, võttes arvesse eelnevalt uuritud varusid, on võimalik ehitada pruunsöe avatud kaev, mille aastane võimsus on 2 miljonit tonni (0,37 miljonit tonni kütuseekvivalenti). Avatud kaevanduse esimese etapi ehitusmaht, mille võimsus on 1,2 miljonit tonni aastas (0,22 miljonit tonni kütuseekvivalenti), on hinnanguliselt 57 miljonit USA dollarit ja tootmisvõimsus suureneb 2–2,4 miljonini tonni, lisaks 25,7 miljonit USA dollarit. Madala kalorsusega söed-töökütuse madalaim kütteväärtus on 1500–1700 kcal / kg, niiskus 56–60 protsenti, keskmine tuhasisaldus on 17–23 protsenti, sobib pärast briketeerimist kasutamiseks kommunaalkütusena turvast.

Kivisöe maardlate arendamine on võimalik avatud meetodil, kuid lähitulevikus ei soovita seda vabariiklik keskkonnakomisjon, kuna põhjavee sunnitud järsu vähenemise tagajärjel võivad metsamaade hävitamisest tulenevad võimalikud keskkonnakahjud , kalatiigid, põllumajanduse tootlikkuse vähenemine, territooriumide tolmavus ületavad oluliselt saadavat kasu.

Prognoositavad põlevkivi varud (Lyubanskoje ja Turovskoje maardlad) on hinnanguliselt 11 miljardit tonni, tööstusreservid - 3 miljardit tonni. Enim uuritud on Turovskoje maardla, mille raames on varem uuritud esimest miinivälja, mille varud on 475–697 miljonit tonni (1 miljon tonni sellist põlevkivi võrdub umbes 220 tuhande tonni etalonkütusega). Põlemissoojus on 1000-1510 kcal / kg, tuhasisaldus 75 protsenti, tõrva saagis 6-9,2 protsenti, väävlisisaldus 2,6 protsenti.

Kvaliteedinäitajate poolest ei ole Valgevene põlevkivi oma kõrge tuhasisalduse ja madala kütteväärtuse tõttu tõhus kütus. Need ei sobi otseseks põletamiseks, kuid vajavad vedelate ja gaasiliste kütuste saamiseks eelnevat termilist töötlemist. Saadud toodete (koksiahjugaas ja põlevkiviõli) maksumus on nafta maailmaturuhindadest 30 protsenti kõrgem, arvestades selle tarnimist vabariigi territooriumile.

Lisaks ülaltoodule tuleb märkida, et pärast termilist töötlemist saadud must tuhk ei sobi edasiseks kasutamiseks aastal põllumajandus ja ehitus ning tuha orgaanilise aine mittetäieliku ekstraheerimise tõttu on võimalik jälgida kantserogeensete ainete sisaldust.

Traditsiooniline energeetika jaguneb peamiselt elektrienergia ja soojusenergeetikaks.

Kõige mugavam energiavorm on elektriline, mida võib pidada tsivilisatsiooni aluseks. Raja muutmine
primaarenergia elektrienergiaks toodetakse elektrijaamades: soojuselektrijaamades, hüdroelektrijaamades, tuumaelektrijaamades.

Ligikaudu 70% elektrienergiast toodetakse soojuselektrijaamades. Need on jagatud kondenseerivateks soojuselektrijaamadeks (CPS), mis toodavad ainult elektrit, ning soojuse ja elektri koostootmisjaamadeks (CHP), mis toodavad elektrit ja soojust.

Riis. 2.2. Soojuselektrijaama skemaatiline diagramm: SG - aurugeneraator; T - turbiin; Г - generaator;

I - tsirkulatsioonipump; K - kondensaator

Aurugeneraatori aurugeneraatori katlas kütuse põlemisel vabaneb soojusenergia, mis muundatakse veeauru energiaks. Turbiinis T muundatakse veeauru energia pöörlemise mehaaniliseks energiaks. Generaator G muudab pöörlemise mehaanilise energia elektrienergiaks. Koostootmisseadme skeem erineb selle poolest, et lisaks elektrienergiale tekitab see ka soojust, eemaldades osa aurust ja soojendades selle abil soojustrassi tarnitud vett.

Seal on gaasiturbiinidega soojuselektrijaamu. Nende töövedelik on gaas õhuga. Gaas vabaneb fossiilkütuse põlemisel ja segatakse kuumutatud õhuga. Õhk-gaasisegu temperatuuril 750-770 ° C tarnitakse turbiinile, mis pöörab generaatorit. Gaasiturbiinseadmetega TPP on paremini manööverdatav, hõlpsasti käivitatav, peatatav ja reguleeritav. Kuid nende võimsus on 5-8 korda väiksem kui aurul.

Elektrienergia tootmise protsess TPP -des võib jagada kolmeks tsükliks: keemiline - põlemisprotsess, mille tulemusel kantakse soojus aurule; mehaaniline - auru soojusenergia muundatakse pöörlevaks energiaks; elektriline - mehaaniline energia muundatakse elektrienergiaks.

TPP üldine efektiivsus koosneb efektiivsustsüklite korrutisest (tі):

Ltes Lx "Lm" Le. Lx ~ Pe ~ 90%.

Ideaalse mehaanilise tsükli efektiivsuse määrab niinimetatud Carnoti tsükkel:

Kus Ті ja Т2 ■ - aurutemperatuur auruturbiini sisse- ja väljalaskeava juures. Kaasaegsetes soojuselektrijaamades on Tt = 550 ° C (823 ° K), T2 = 23 ° C (296 ° K).

823-296 1ЛП0 / __0 / Лм = - 100% = 63%.

D) tp = 0,9 0,63 0,9 = 0,5%.

Praktiliselt võttes arvesse kaotusi g | tp = 36-39%. Tänu soojusenergia täielikumale kasutamisele on koostootmise kasutegur 60–65%.

Tuumajaam erineb soojuselektrijaamast selle poolest, et see asendatakse tuumareaktoriga. Auru tekitamiseks kasutatakse tuumareaktsiooni soojust (joonis 2.3).

Riis. 2.3. Tuumaelektrijaama skemaatiline diagramm: 1 - reaktor; 2 - aurugeneraator; 3 - turbiin; 4 - generaator; 5 - trafo; 6 - elektriliinid

Tuumaelektrijaama primaarenergia on sisemine tuumaenergia, mis tuuma lõhustumise ajal vabaneb kolossaalse kineetilise energia kujul, mis omakorda
pöörleb soojuseks. Paigaldist, kus need muutused toimuvad, nimetatakse reaktoriks.

Reaktori südamikku läbib jahutusvedelik, mis eemaldab soojuse (vesi, inertgaasid jne). Jahutusvedelik kannab soojust aurugeneraatorisse, andes selle veele. Tekkinud veeaur siseneb turbiini. Reaktori võimsust juhitakse spetsiaalsete varraste abil. Need sisestatakse südamikku ja muudavad neutronivoogu ning seega ka tuumareaktsiooni intensiivsust.

Tuumaelektrijaama looduslik tuumkütus on uraan. Bioloogiliseks kaitseks kiirguse eest kasutatakse mitme meetri paksust betoonikihti.

Kui põletatakse 1 kg kivisütt, saab elektrienergiat 8 kWh ja 1 kg tuumkütuse tarbimisel tekib 23 miljonit kWh elektrit.

Inimkond on enam kui 2000 aastat kasutanud Maa veeenergiat. Nüüd kasutatakse vee energiat kolme tüüpi hüdroelektrijaamades: 1) hüdroelektrijaamad (HEJ); 2) loodete elektrijaamad (TPS), mis kasutavad merede ja ookeanide loodete energiat; 3) pumbatavad jaamad (PSPP), mis koguvad ja kasutavad veehoidlate ja järvede energiat.

Elektrijaama turbiini hüdroenergia ressursid muundatakse mehaaniliseks energiaks, mis muundatakse generaatoris elektrienergiaks.

Seega on peamised energiaallikad tahke kütus, õli, gaas, vesi, uraanituumade lagunemisenergia ja muud radioaktiivsed ained.

Soojusjaamad.

Soojuselektrijaam (TPP), elektrijaam, mis toodab elektrienergiat fossiilkütuste põletamisel vabaneva soojusenergia muundamise tulemusena. Lõpus ilmusid esimesed soojuselektrijaamad. 19. sajandil ja saavutas valdava leviku. Kõik R. 70ndad 20. sajand TPP on peamine elektrijaamade tüüp. Nende toodetud elektri osakaal oli: Venemaal ja USA -s St. 80% (1975), maailmas umbes 76% (1973). Umbes 75% kogu Venemaal toodetud elektrienergiast toodetakse soojuselektrijaamades. Enamik Venemaa linnu on varustatud soojuselektrijaamadega. Sageli kasutatakse linnades koostootmist - soojuse ja elektri koostootmisjaamu, mis toodavad mitte ainult elektrit, vaid ka vormis soojust kuum vesi... Selline süsteem on üsna ebapraktiline. erinevalt elektrikaablist on küttetrasside töökindlus pikkadel vahemaadel äärmiselt madal, efektiivsus kaugküte Arvatakse, et kui soojustrasside pikkus on üle 20 km (tüüpiline olukord enamiku linnade jaoks), muutub elektriboileri paigaldamine eramusse majanduslikult tasuvaks. Soojuselektrijaamades muudetakse kütuse keemiline energia esmalt mehaaniliseks ja seejärel elektrienergiaks. Sellise elektrijaama kütus võib olla kivisüsi, turvas, gaas, põlevkivi, kütteõli. Soojusjaamad jagunevad kondenseerivateks (CES), mis on ette nähtud ainult elektrienergia tootmiseks, ja soojuse ja elektri koostootmisjaamadeks (CHP), mis toodavad lisaks elektrienergiale soojusenergia kuuma vee ja auru kujul. Piirkondliku tähtsusega suuri IES -e nimetatakse osariigi piirkondlikeks elektrijaamadeks (GRES).

Söeküttel töötava elektrijaama lihtsaim skemaatiline diagramm on järgmine: kivisüsi juhitakse kütusepunkrisse 1 ja sealt purustusjaama 2, kus see muutub tolmuks. Söetolm siseneb aurugeneraatori (aurukatla) 3 ahju, milles on torusüsteem, milles ringleb keemiliselt puhastatud vesi, mida nimetatakse toiteveeks. Katlas vesi soojeneb, aurustub ja saadud küllastunud aur viiakse 400–650 ° C temperatuurini ja 3–24 MPa rõhu all juhitakse aurutoru kaudu auruturbiini. oleneb üksuste võimsusest. Termokondensatsioonijaamad on madala kasuteguriga (30–40%), kuna suurem osa energiast kaob suitsugaaside ja kondensaatori jahutusveega. IES on kasulik ehitada kütuse tootmiskohtade vahetusse lähedusse. Samal ajal võivad elektritarbijad jaamast märkimisväärsel kaugusel olla. Soojus- ja elektrienergia koostootmisjaam erineb kondensatsioonijaamast spetsiaalse koostootmisturbiini abil, millele on paigaldatud aurutõmbejõud. Koostootmisjaamas kasutatakse üht osa aurust täielikult turbiinis elektri tootmiseks generaatoris 5, seejärel siseneb see kondensaatorisse 6 ja teine, kõrgema temperatuuri ja rõhuga, võetakse turbiini vaheastmest ja kasutatakse soojusvarustuseks. Kondensaadipump 7 deaeraatori 8 kaudu ja seejärel juhitakse toitepump 9 aurugeneraatorisse. Auru kogus sõltub ettevõtete vajadustest soojusenergia järele. Koostootmisjaama kasutegur ulatub 60-70%-ni. Sellised jaamad ehitatakse tavaliselt tarbijate lähedusse - tööstusettevõtted või elamurajoonid. Enamasti töötavad nad imporditud kütusega. Peamiste soojusseadmete - auruturbiini - tüübi järgi käsitletavaid soojuselektrijaamu nimetatakse auruturbiinijaamadeks. Gaasiturbiini (GTU), kombineeritud tsükliga gaasi (CCGT) ja diiselpaigaldistega soojuselektrijaamad on palju vähem levinud.

Kõige ökonoomsemad on suured termilised auruturbiinielektrijaamad (lühidalt TPP). Enamik meie riigi TPP -sid kasutab kütusena söetolmu. 1 kWh elektrienergia tootmiseks kulub mitusada grammi kivisütt. Aurukatlas kantakse üle 90% kütusest vabanevast energiast aurule. Turbiinis kineetiline energia aurujoad kantakse rootorisse. Turbiini võll on jäigalt ühendatud generaatori võlliga. Kaasaegsed soojuselektrijaamade auruturbiinid on väga arenenud, kiire ja ülitõhusad masinad, millel on pikk kasutusiga. Nende võimsus ühevõllilises konstruktsioonis ulatub 1 miljoni 200 tuhande kW-ni ja see pole piir. Sellised masinad on alati mitmeastmelised, see tähendab, et tavaliselt on neil mitukümmend rootorilabadega ketast ja iga ketta ees sama arv düüside rühmi, millest auruvool voolab. Aururõhk ja temperatuur vähenevad järk -järgult. Füüsika kursusest on teada, et soojusmasinate efektiivsus suureneb töövedeliku algtemperatuuri tõusuga. Seetõttu viiakse turbiini sisenev aur kõrgetele parameetritele: temperatuur - peaaegu 550 ° C ja rõhk - kuni 25 MPa. TPP efektiivsus ulatub 40%-ni. Suurem osa energiast kaob kuuma heitgaasi abil. Teadlaste sõnul on lähituleviku energiasektori aluseks jätkuvalt taastumatutel ressurssidel põhinev soojus- ja elektrotehnika. Kuid selle struktuur muutub. Õli kasutamist tuleks vähendada. Elektri tootmine tuumaelektrijaamades suureneb oluliselt. Siiani puutumata tohutute odava söevarude kasutamist hakatakse kasutama näiteks Kuznetski, Kanski-Achinski, Ekibastuzi basseinides. Laialdaselt kasutatakse maagaasi, mille varud riigis ületavad tunduvalt teiste riikide varusid. Kahjuks pole nafta, gaasi ja söe varud sugugi lõputud. Loodusel kulus nende kaitsealade loomiseks miljoneid aastaid ja need kuluvad sadade aastate pärast ära. Täna hakkas maailm tõsiselt mõtlema, kuidas vältida maise rikkuse röövellikku rüüstamist. Tõepoolest, ainult sellistel tingimustel võivad kütusevarud kesta sajandeid.

2. Hüdroelektrijaamad.

Hüdroelektrijaam, hüdroelektrijaam (HEJ), struktuuride ja seadmete kompleks, mille kaudu veevoolu energia muundatakse elektrienergiaks. Hüdroelektrijaam koosneb järjestikusest hüdrauliliste konstruktsioonide ahelast, mis tagavad vajaliku veevoolu kontsentratsiooni ja rõhu ning energia. seadmed, mis muudavad vee rõhu all liikuva energia pöörlemismehhaaniliseks energiaks, mis omakorda muundatakse elektrienergiaks. Veeressursside kasutamise ja rõhukontsentratsiooni skeemi kohaselt jagunevad hüdroelektrijaamad tavaliselt kanaliteks, tammi lähedale, ümbersuunamiseks rõhuga ja rõhuvabaks muutmiseks, sega-, pumbatavaks ja loodeteks. Jõejooksu ja tammi lähedal asuvates hüdroelektrijaamades tekitab veesurve tamm, mis blokeerib jõe ja tõstab veetaset ülemises basseinis. Samas on jõeoru mõningad üleujutused paratamatud. Kahe tammi ehitamise korral samale jõelõigule vähendatakse üleujutatud ala. Lamedatel jõgedel piirab tammi kõrgust suurim majanduslikult lubatud üleujutusala. Jõejooksu ja tammi tüüpi hüdroelektrijaamu ehitatakse nii tasastele suurveejõgedele kui ka mägijõgedele, kitsastesse kokkusurutud orgudesse. Jõejooksu hüdroelektrijaama struktuur sisaldab lisaks tammile ka hüdroelektrijaama hoonet ja ülekandekonstruktsioone. Hüdrauliliste konstruktsioonide koostis sõltub pea ja paigaldatud võimsusest. Jõejooksu hüdroelektrijaamas toimib hoone koos selles paiknevate hüdrauliliste agregaatidega tammi jätkuna ja koos sellega tekitab rõhurinde. Samal ajal külgneb eesvool ühelt poolt hüdroelektrijaama hoonega ja teiselt poolt allavoolu. Hüdroturbiinide toitespiraalkambrid koos sisselaskeosadega asetsevad esivee taseme all, imitorude väljalaskeosad aga tagavee taseme all. Vastavalt hüdroelektrijaamade kompleksi otstarbele võib see hõlmata navigatsioonilukke või laevatõstukit, kalapääsu rajatisi, veevõtukohti niisutamiseks ja veevarustuseks. Jõejooksu hüdroelektrijaamades on mõnikord ainus vesi, mis võimaldab vett läbi lasta, hüdroelektrijaama hoone. Nendel juhtudel läbib kasulik vesi järjest sissevoolu sektsiooni koos prügi hoidvate võrede, spiraalkambri, hüdroturbiini, imitoruga ja jõe üleujutused juhitakse läbi spetsiaalsete veekanalite külgnevate turbiinikambrite vahel. Jõejooksu hüdroelektrijaamu iseloomustab rõhk kuni 30–40 m, lihtsaimad jõejooksu hüdroelektrijaamad hõlmavad ka varem ehitatud väikese võimsusega maapiirkondade hüdroelektrijaamu. Suurtel lamedatel jõgedel on põhikanal blokeeritud mullast tammiga, millega külgneb betoonist paisutamm, ja ehitatakse hüdroelektrijaama. See paigutus on tüüpiline paljudele kodumaistele suurte lamedate jõgede hüdroelektrijaamadele. Volžskaja hüdroelektrijaam sai oma nime Nõukogude Liidu Kommunistliku Partei 22. kongress - suurim kanalitüüpi jaamade seas. Suurema rõhu korral osutub sobimatuks hüdrostaatilise veesurve ülekandmine HEJ hoonesse. Sel juhul kasutatakse hüdroelektrijaamade tüüpi, mille puhul rõhurind on kogu pikkuses kaetud tammiga ning hüdroelektrijaama hoone asub tammi taga, tagavee kõrval. Seda tüüpi hüdroelektrijaama pea ja saba vahelise hüdraulilise marsruudi koostis sisaldab süvaveehaaret koos prahihoidjaga, turbiini veetorustikku, spiraalkambrit, hüdroturbiini ja imitoru. Lisaks võib ristmiku konstruktsioon sisaldada laevatatavaid ehitisi ja kalapääsusid, samuti täiendavaid lekkeid.Näiteks seda tüüpi jaamade kohta suurvee jõel on Bratski hüdroelektrijaam Angara jõel. Hoolimata HEJ -de osakaalu vähenemisest kogutoodangust, kasvavad elektritootmise absoluutväärtused ja HEJ võimsus pidevalt uute suurte elektrijaamade ehitamise tõttu. 1969. aastal oli üle 50 töötava ja ehitamisel oleva hüdroelektrijaama võimsusega 1000 MW ja rohkem, neist 16 endise territooriumil Nõukogude Liit... Hüdroenergiavarude kõige olulisem omadus võrreldes kütuse ja energiaressurssidega on nende pidev taastuvus. HEJ -de kütusenõudluse puudumine määrab ära HEJ -de toodetud elektri madalad kulud. Seetõttu anti ja antakse hüdroelektrijaama ehitamine, vaatamata märkimisväärsele konkreetsele kapitaliinvesteeringule 1 kW paigaldatud võimsuse kohta ja pikale ehitusperioodile suur tähtsus, eriti kui see on seotud energiat tarbivate tööstusharude asukohaga.

3. Tuumajaamad.

Tuumaelektrijaam (NPP) on elektrijaam, kus aatom (energia) muundatakse elektrienergiaks. Tuumaelektrijaama elektritootja on tuumareaktor. Selle tagajärjel reaktoris vabanev soojus ahelreaktsioon mõnede raskete elementide tuumade lõhustumine muundatakse seejärel nagu tavalistes soojuselektrijaamades (TPP) elektrienergiaks. Erinevalt fossiilkütustel töötavatest soojuselektrijaamadest töötavad tuumaelektrijaamad tuumakütusel (233U, 235U, 239Pu baasil). On kindlaks tehtud, et maailma tuumkütuse energiaallikad (uraan, plutoonium jne) ületavad oluliselt fossiilkütuste (nafta, kivisüsi, maagaas jne) loodusvarade energiaressursse. See avab laiad väljavaated kiiresti kasvavate kütusevajaduste rahuldamiseks. Lisaks on vaja arvestada pidevalt kasvava söe ja nafta tarbimise mahuga tehnoloogilisel otstarbel ülemaailmsel keemiatööstusel, mis on muutumas soojuselektrijaamade tõsiseks konkurendiks. Hoolimata uute fossiilkütuste ladestuste avastamisest ja selle kaevandamise meetodite täiustamisest, on maailmas tendents selle kulude suhtelisele tõusule. See loob kõige raskemad tingimused riikidele, kus on piiratud orgaanilise kütuse varud. On ilmselge vajadus tuumaenergia kiireima arendamise järele, mis on juba paljude maailma tööstusriikide energiabilansis märgataval kohal. Maailma esimene katse-tööstuslik tuumaelektrijaam (joonis 1) võimsusega 5 MW võeti NSV Liidus kasutusele 27. juunil 1954 Obninskis. Enne seda kasutati aatomituuma energiat sõjalistel eesmärkidel. Esimese tuumaelektrijaama käivitamine tähistas uue suuna avamist energeetikas, mida tunnustati 1. rahvusvahelisel teaduslik -tehnilisel konverentsil aatomienergia rahumeelse kasutamise kohta (august 1955, Genf). Vesijahutusega tuumareaktoriga tuumaelektrijaama skemaatiline diagramm on näidatud joonisel fig. 2. Soojus, mis eraldub reaktorisüdamest jahutusvedelikuna, võetakse vastu veega (esmane jahutusvedelik), mis pumbatakse tsirkulatsioonipumba abil reaktorist läbi. 2. Reaktorist kuumutatud vesi siseneb soojusvahetisse (aurugeneraatorisse) 3 , kus see kannab reaktorisse saabunud soojuse vee 2. ahelasse. Teise ahela vesi aurustub aurugeneraatoris ja tekkiv aur siseneb turbiini 4. Kõige sagedamini kasutatakse tuumaelektrijaamades 4 tüüpi termilisi neutronreaktoreid: 1) survestatud vee reaktorid, mille moderaatoriks ja jahutusvedelikuks on tavaline vesi; 2) grafiit-vesi koos vesijahutusvedeliku ja grafiidi moderaatoriga; 3) raske vesi vesijahutusvedelikuga ja raske vesi moderaatorina 4) grafiit-gaas gaasijahutusvedeliku ja grafiidi moderaatoriga. Venemaal ehitavad nad peamiselt grafiit-vesi ja veega modereeritud reaktoreid. USA tuumaelektrijaamades kasutatakse kõige enam surveveereaktoreid. Inglismaal kasutatakse grafiitgaasireaktoreid. Kanada tuumaelektrijaamades domineerivad raskeveereaktoritega tuumaelektrijaamad. Sõltuvalt jahutusvedeliku agregaadi tüübist ja olekust luuakse tuumaelektrijaama üks või teine ​​termodünaamiline tsükkel. Termodünaamilise tsükli ülemise temperatuuripiiri valiku määravad tuumakütust sisaldavate kütuseelementide (kütusevarraste) katte maksimaalne lubatud temperatuur, tuumkütuse enda lubatud temperatuur ja kasutatud jahutusvedeliku omadused seda tüüpi reaktorite jaoks. Tuumaelektrijaamades kasutatakse tavaliselt vesijahutusega termoreaktorit koos madalatemperatuuriliste aurutsüklitega. Gaasijahutusega reaktorid võimaldavad suhteliselt ökonoomsemaid aurutsükleid, mille algrõhk ja temperatuur on kõrgemad. Nendel kahel juhul tehakse tuumaelektrijaama termoskeem kaheahelalisena: 1. vooluringis ringleb jahutusvedelik ja 2. vooluringis auru-vee ringlus. Keevavee või kõrge temperatuuriga gaasijahutusvedelikuga reaktorite puhul on võimalik üheahelaline termiline tuumaelektrijaam. Keeva keemisega reaktorites keeb vesi südamikus, saadud auru-vee segu eraldatakse ja küllastunud aur saadetakse kas otse turbiinile või suunatakse tagasi südamesse ülekuumenemiseks (joonis 3). Kõrge temperatuuriga grafiit-gaasireaktorites on võimalik kasutada tavalist gaasiturbiintsüklit. Reaktor toimib sel juhul põlemiskambrina. Reaktori töötamise ajal väheneb lõhustuvate isotoopide kontsentratsioon tuumkütuses järk -järgult ja kütus põleb läbi. Seetõttu asendatakse need aja jooksul värsketega. Tuumkütus laaditakse uuesti kaugjuhtimisega mehhanismide ja seadmete abil. Kasutatud tuum suunatakse kasutatud tuumkütuse basseini ja saadetakse seejärel ümbertöötlemiseks. Reaktor ja selle hooldussüsteemid hõlmavad järgmist: reaktor ise koos bioloogilise varjestusega, soojusvahetid, pumbad või jahutusvedelikku ringlevad gaasipuhumisseadmed; ahela ringluse torustikud ja liitmikud; seadmed tuumkütuse ümberlaadimiseks; spetsiaalsed süsteemid ventilatsioon, avariijahutus jne. Olenevalt konstruktsioonist on reaktoritel eripära: surveanumate reaktorites asuvad kütus ja moderaator jahutusvedeliku täisrõhku kandva anuma sees; kanalireaktorites paigaldatakse jahutusvedelikuga jahutatud kütus spetsiaalsesse. torud-kanalid, läbistades moderaatori, suletud õhukese seinaga korpusesse. Selliseid reaktoreid kasutatakse Venemaal (Siberi, Belojarski tuumaelektrijaam jne.) Et kaitsta tuumaelektrijaama töötajaid kiirguse eest, on reaktor ümbritsetud bioloogilise varjestusega, mille peamine materjal on betoon, vesi, liiv. Reaktoriahela seadmed peavad olema täielikult suletud. Kavandatakse jahutusvedeliku võimaliku lekke kohtade jälgimise süsteem, võetakse meetmeid, et vältida tiheduse ja vooluahela katkemise ilmnemist radioaktiivsete ainete eraldumise ja tuumaelektrijaama ja seda ümbritseva piirkonna saastumise tõttu. Reaktoriahela seadmed paigaldatakse tavaliselt suletud kastidesse, mis on tuumaelektrijaama ülejäänud ruumidest bioloogilise varjestusega eraldatud ja mida ei hooldata reaktori töö ajal. Radioaktiivne õhk ja väike kogus jahutusvedeliku aurusid vooluringi lekked eemaldatakse tuumaelektrijaama eriüksuse järelevalveta ruumidest ventilatsioonisüsteem, millesse on paigaldatud puhastusfiltrid ja gaasimahutid, et välistada õhusaaste võimalus. Kiirgusjuhtimisteenus jälgib tuumaelektrijaama töötajate kiirgusohutuseeskirjade rakendamist. Õnnetuste korral reaktori jahutussüsteemis on ette nähtud kiire (mõne sekundi jooksul) tuumareaktsiooni ummistumine, et vältida kütuseelemendi katte ülekuumenemist ja lekkimist; hädajahutussüsteemil on autonoomsed toiteallikad. Bioloogilise varjestuse, spetsiaalsete ventilatsiooni- ja avariijahutussüsteemide ning dosimeetrilise juhtimisteenuse olemasolu võimaldab täielikult kaitsta tuumaelektrijaama käitajaid. kahjulikke mõjusid kiirgusega kokkupuude. Tuumajaama turbiiniruumi varustus on sarnane soojuselektrijaama turbiiniruumi omaga. Enamiku tuumaelektrijaamade eripäraks on suhteliselt madalate parameetritega, küllastunud või kergelt ülekuumenenud auru kasutamine. Samal ajal paigaldatakse turbiini eraldusseadmed, et vältida turbiini viimaste etappide labade erosioonikahjustusi aurus sisalduvate niiskuseosakeste poolt. Mõnikord on vaja kasutada kaugseparaatoreid ja auru soojendajaid. Kuna jahutusvedelik ja selles sisalduvad lisandid aktiveeruvad reaktori südamiku läbimisel, konstruktiivne lahendus turbiinisaali varustus ja üheahelaliste tuumaelektrijaamade turbiinikondensaatori jahutussüsteem peaksid täielikult välistama jahutusvedeliku lekke võimaluse. Kõrge auruparameetriga kaheahelalistes tuumaelektrijaamades ei esitata selliseid nõudeid turbiinisaali seadmetele. Tuumaelektrijaama seadmete paigutuse erinõuded hõlmavad järgmist: radioaktiivsete ainetega seotud side minimaalne võimalik pikkus, reaktori vundamentide ja tugistruktuuride suurenenud jäikus, ruumide ventilatsiooni usaldusväärne korraldus. Reaktorisaal sisaldab: bioloogilise varjestusega reaktorit, varukütusevarraste ja juhtimisseadmeid. Tuumaelektrijaam on konfigureeritud vastavalt reaktori-turbiini ploki põhimõttele. Turbiinide generaatorid ja nende teenindussüsteemid asuvad turbiinisaalis. Abiseadmed ja seadmete juhtimissüsteemid asuvad masinaruumide ja reaktoriruumide vahel. Enamik tööstuslikult arenenud riigid(Venemaa, USA, Inglismaa, Prantsusmaa, Kanada, Saksamaa, Jaapan, Ida -Saksamaa jne) 1980. aastaks töötavate ja ehitamisel olevate tuumaelektrijaamade võimsus viidi kümnetesse GW. 1967. aastal avaldatud ÜRO rahvusvahelise aatomiagentuuri andmetel oli kõigi maailma tuumaelektrijaamade paigaldatud võimsus 1980. aastaks jõudnud 300 GW -ni. Esimese tuumaelektrijaama kasutuselevõtust möödunud aastate jooksul on loodud mitmeid tuumareaktorite projekte, mille alusel algas meie riigis tuumaenergia lai arendamine. Kõige rohkem on tuumaelektrijaamu kaasaegne välimus elektrijaamadel on muud tüüpi elektrijaamade ees mitmeid olulisi eeliseid: normaalsed tingimused toimides nad absoluutselt ei saasta keskkonda, ei vaja viidet tooraineallikale ja seetõttu saab neid paigutada peaaegu kõikjale, uute jõuallikate võimsus on peaaegu võrdne keskmise hüdroelektrijaama võimsusega, kuid paigaldatud võimsuse kasutuskoefitsient tuumaelektrijaam (80%) on oluliselt kõrgem kui hüdroelektrijaama või soojuselektrijaama oma. Tuumaelektrijaamade ökonoomsust ja tõhusust võib tõendada asjaolu, et 1 kg uraanist on võimalik saada sama palju soojust kui umbes 3000 tonni söe põletamisel. Normaalsetes töötingimustes pole tuumaelektrijaamadel praktiliselt olulisi puudusi. Siiski ei saa märkamata jätta tuumaelektrijaamade ohtu võimalikes vääramatu jõu tingimustes: maavärinad, orkaanid jne - siin esindavad jõuseadmete vanad mudelid potentsiaalne oht territooriumide kiirgusreostus reaktori kontrollimatu ülekuumenemise tõttu.

Traditsiooniline elekter

Traditsiooniline elektritööstus on hästi omandatud ja testitud erinevad tingimusedärakasutamine. Lõviosa maailma elektrist toodetakse traditsioonilistes soojuselektrijaamades.

Soojusenergia tootmisel toodetakse elektrit soojuselektrijaamades, mis kasutavad fossiilkütustest saadud loodusliku energia järjestikust muundamist soojuseks ja elektrienergiaks. TPP -d jagunevad:

Auruturbiin;

Gaasiturbiin;

Aurugaas.

Soojusenergeetika maailmas on teiste tüüpide hulgas juhtival kohal. Nafta toodab 39%kogu maailma elektrist, kivisüsi - 27%, gaas - 24%.

Poolas ja Lõuna -Aafrikas põhineb energia enamasti kivisöe põletamisel, Hollandis aga gaasil. Suur osa soojusenergia tootmisest sellistes riikides nagu Hiina, Austraalia ja Mehhiko.

TPP põhivarustus on sellised komponendid nagu boiler, turbiin ja generaator. Kütuse põletamisel katlas eraldub soojusenergia, mis muundatakse veeauruks. Veeauru energia siseneb omakorda turbiini, mis pöörleb ja muutub mehaaniliseks energiaks. Generaator muudab selle pöördenergia elektrienergiaks. Sel juhul saab soojusenergiat kasutada ka tarbija vajaduste rahuldamiseks.

Soojuselektrijaamadel on oma plussid ja miinused.
Positiivsed tegurid:
- suhteliselt vaba asukoht, mis on seotud kütusevarude asukohaga;
- võime toota elektrit sõltumata hooajalistest kõikumistest.
Negatiivsed tegurid:
- TPP -l on madal kasutegur, täpsemalt, ainult umbes 32% loodusvarade energiast muundatakse elektrienergiaks;
- kütusevarud on piiratud.
- Negatiivne mõju keskkonnale.

Hüdroenergeetika

Hüdraulilises energias toodavad elektrit hüdroelektrijaamad (HEJ), mis muudavad veevoolu energia elektrienergiaks.

Hüdroelektrijaamad toodavad üht odavaimat elektritüüpi, kuid nende ehituskulud on üsna kõrged. Just hüdroelektrijaamad võimaldasid NSV Liidul selle moodustamise esimese 10 aasta jooksul teha tohutu hüppe tööstuses.

Hüdroelektrijaamade peamine puudus on nende töö hooajalisus, mis on tööstusele väga ebamugav.

Hüdroelektrijaamu on kolme tüüpi:
- Hüdroelektrijaamad. Hüdrauliliste konstruktsioonide ehitamine võimaldas muuta jõe looduslikud veevarud kunstlikeks hüdroenergiaressurssideks, mis turbiinis muundudes muutuvad seejärel mehaaniliseks energiaks, mida omakorda kasutatakse generaatoris, muutudes elektrienergiaks.

Loodejaamad. Siin kasutatakse merevett. Mõõnade ja mõõnade tõttu muutub merepind. Sel juhul ulatub laine mõnikord 13 meetrini. Nende tasemete vahel tekib erinevus ja nii tekib veesurve. Kuid tõusulaine muutub sageli, selle tagajärjel muutuvad nii jaamade pea kui ka võimsus. Nende peamine puudus on sundrežiim: sellised jaamad ei anna energiat, kui tarbija seda vajab, vaid sõltuvalt looduslikud tingimused, nimelt: veetaseme mõõnast ja voolust. Samuti väärib märkimist selliste jaamade ehitamise kõrge hind.

Pumbaga elektrijaamad. Ehitatud sama koguse vee tsüklilise liikumise vahel erinevatel tasanditel basseinid. Kui öösel on elektritarve tühine, ringleb vesi alumisest basseinist ülemisse, kasutades samal ajal öösel toodetud energia ülejääki. Päeval, kui elektritarbimine suureneb järsult, juhitakse vesi ülemisest reservuaarist turbiinide kaudu allapoole, muutes see samal ajal elektriks. Sellest lähenemisviisist lähtuvalt võimaldavad pumbatavad elektrijaamad tippkoormusi vähendada.

Tuleb märkida, et hüdroelektrijaamad on väga tõhusad, kuna kasutavad taastuvaid ressursse ja neid on suhteliselt lihtne hallata ning nende kasutegur ulatub üle 80%. Seetõttu on nende elekter kõige odavam. Hüdroelektrijaamade ehitamine on aga pikaajaline ja nõuab suurte investeeringute tegemist ning mis on oluline, kahjustab veekogude loomastikku.

Tuumaenergias toodetakse elektrit tuumaelektrijaamades. Seda tüüpi jaam kasutab energia tootmiseks uraani tuumaahelreaktsiooni.

Tuumaelektrijaamade eelised teist tüüpi elektrijaamade ees:
- ei saasta keskkonda (v.a vääramatu jõud)
- ei nõua kinnitamist tooraineallikale
- asetatakse peaaegu kõikjale.

Tuumaelektrijaamade puudused teist tüüpi elektrijaamade ees:
- tuumaelektrijaamade oht igasuguste vääramatu jõu asjaolude korral: maavärinate, orkaanide jms tagajärjel toimunud õnnetused.
- vanad plokkide mudelid on potentsiaalselt ohtlikud reaktori ülekuumenemise tõttu territooriumide kiirgussaastumise tõttu.
- raskused radioaktiivsete jäätmete kõrvaldamisel.

Elektritootmise osas tuumaelektrijaamades on liidrikohal Prantsusmaa (80%). Suur osa on ka USA -l, Belgial, Jaapanil ja Korea Vabariigil.

Ebatavaline elekter

Nafta, gaasi, kivisöe varud pole lõputud. Loodusel kulus nende kaitsealade loomiseks miljoneid aastaid ja need kulutatakse alles sadade aastate pärast.

Mis juhtub, kui kütuse (nafta ja gaasi) hoiused otsa saavad?

Peamised alternatiivse energiaallikad:
- väikeste jõgede energia;
- mõõnade energia;
- päikese energia;
- tuuleenergia;
- geotermiline energia;
- põlevate jäätmete energia ja heitkogused;
- teisese või heitsoojusallika jt energia.

Nende elektrijaamade arengut mõjutavad positiivsed tegurid:
- madalam elektrikulu;
- kohalike elektrijaamade olemasolu võimalus;
- mittetraditsiooniliste energiaallikate taastuvus;
- olemasolevate elektrisüsteemide töökindluse parandamine.

Alternatiivse energia iseloomulikud tunnused on järgmised:
- ökoloogiline puhtus,
- väga suured investeeringud nende ehitamisse,
- väike seadme võimsus.

Ebatraditsioonilise energia peamised suunad:
Väikesed hüdroelektrijaamad;
Tuuleenergia;
Maasoojus ;;

Bioenergiaseadmed (biokütuse käitised);
Päikese energia;

Kütuseelementide tehased

Vesiniku energia;

Termotuumaenergeetika.

Traditsiooniline energeetika jaguneb peamiselt elektrienergia ja soojusenergeetikaks.

Kõige mugavam energiavorm on elektriline, mida võib pidada tsivilisatsiooni aluseks. Primaarenergia muundamine elektrienergiaks toimub elektrijaamades: soojuselektrijaamades, hüdroelektrijaamades, tuumaelektrijaamades.

Protsessi käigus toodetakse vajalikku tüüpi energiat ja tarnitakse seda tarbijatele energia tootmine, milles on võimalik eristada viis etappi:

1. Energiaressursside hankimine ja koondamine : kütuse ekstraheerimine ja rikastamine, veesurve kontsentreerimine hüdrauliliste konstruktsioonide abil jne;

2. Energiaressursside ülekandmine energia muundamise tehastesse ; seda teostatakse maa- ja veetranspordiga või vee-, nafta-, gaasi- jne torujuhtmete kaudu pumpamisega;

3. Primaarenergia teisendamine teiseseks energiaks , millel on nendes tingimustes (tavaliselt elektri- ja soojusenergias) levitamiseks ja tarbimiseks kõige mugavam vorm;

4. Teisendatud energia edastamine ja jaotamine ;

5. Energiatarve , teostatakse nii sellisel kujul, nagu see tarbijale tarnitakse, kui ka muudetud kujul.

Energiatarbijad on: tööstus, transport, põllumajandus, eluase ja kommunaalteenused, igapäevaelu ja teenused.

Kui kogu energia kasutatud primaarenergia ressurssidest 100%, siis on kasulik energia vaid 35–40%, ülejäänu läheb kaduma ja suurem osa sellest on soojuse kujul.

Peamised elektrijaamade tüübid ja nende omadused

Primaarenergia muundamine teiseseks energiaks, eriti elektrienergiaks, toimub jaamades, mis sisaldavad nende nimel märget selle kohta, millist tüüpi primaarenergia muudetakse nende peal olevaks teiseseks energiaks:

TPP - soojuselektrijaam muundab soojusenergia elektrienergiaks;

Hüdroelektrijaam - hüdroelektrijaam muundab vee liikumise mehaanilise energia elektrienergiaks;

Pumbaga elektrijaam - pumbaga elektrijaam muudab tehisreservuaari eelnevalt kogunenud vee liikumise mehaanilise energia elektrienergiaks;

AJ - tuumajaam muundab tuumakütuse aatomienergia elektrienergiaks;

PES - loodete elektrijaam muudab ookeani mõõna ja voolu energia elektrienergiaks;

WPP - tuuleelektrijaam muudab tuuleenergia elektrienergiaks;

SES - päikeseelektrijaam muundab energiat päikesevalgus elektrisse jne.

Valgevenes toodetakse üle 95% energiast soojuselektrijaamades. Seetõttu kaalume energia muundamise protsessi soojuselektrijaamades. Vastavalt otstarbele on TPP -d jagatud kahte tüüpi:

KES - kondenseerivad soojuselektrijaamad, mis toodavad ainult elektrienergiat;

Koostootmisjaam - soojuse ja elektri koostootmisjaamad, mis teostavad elektri- ja soojusenergia ühist tootmist.

Elektrijaamad võivad töötada nii orgaanilisel (gaas, kütteõli, kivisüsi) kui ka tuumakütusel.

TPP põhivarustus (joonis 2.3) koosneb aurugeneraatori katlast, aurugeneraatorist, turbiinist T ja generaatorist G. Katlas vabaneb kütuse põletamisel soojusenergia, mis muundatakse veeauru energiaks. Turbiinis T muundatakse veeaur mehaaniliseks pöörlemisenergiaks - turbiin pöörleb kiirusel 3000 p / min (50 Hertz) elektrigeneraatorit G, mis muudab pöörlemisenergia elektrienergiaks. Tarbimisvajaduste soojusenergiat saab võtta turbiini või katla auruna. Joonisel on lisaks TPP põhiseadmetele kujutatud aurukondensaator K, kus jäätmeaur jahutatakse välise veega ja kondenseerub (sel juhul eemaldatakse aurust teatud kogus soojust ja lastakse keskkonda) ) ja tsirkulatsioonipump H, mis varustab katla uuesti kondensaadiga. Seega on tsükkel suletud. Koostootmisskeemi eristab asjaolu, et kondensaatori asemel on paigaldatud soojusvaheti, kus märkimisväärse rõhu all olev aur soojendab põhilistele soojustorudele tarnitud vett.

TPP kaalutud skeem on peamine; see kasutab aurugeneraatorit, milles veeaur toimib energiakandjana. Seal on gaasiturbiinseadmetega soojusjaamad. Energia kandja sellistes käitistes sellistes käitistes on gaas õhuga. Gaas vabaneb fossiilkütuse põlemisel ja segatakse kuumutatud õhuga. Gaasi-õhu segu temperatuuril 750-770 ° C suunatakse turbiini, mis pöörleb generaatorit. Gaasiturbiinseadmetega TPP on manööverdatavam kui auruturbiin: seda on lihtne käivitada, peatada ja reguleerida; samas kui selliste turbiinide võimsus on 5–8 korda väiksem kui auruturbiinidel ja need peavad töötama kõrgekvaliteedilise kütusega.

Auruturbiini ja gaasiturbiiniseadme kombinatsioon moodustab kombineeritud tsükliga gaasiturbiiniseadme, neis kasutatakse kahte energiakandjat - auru ja gaasi.

Elektrienergia tootmise protsess TPP -des võib jagada kolmeks tsükliks: keemiline - põlemisprotsess, mille tulemusel kantakse soojus aurule; mehaaniline - auru soojusenergia muundatakse pöörlevaks energiaks; elektriline - pöörlemise mehaaniline energia muundatakse elektrienergiaks.

TPP üldine efektiivsus koosneb kõigi ülaltoodud tsüklite efektiivsuse korrutisest:

η tp = η NS · η m · η NS

TPP efektiivsus on teoreetiliselt võrdne:

η tp = 0,9 · 0,63 · 0,9 = 0,5.

Praktiliselt kaotusi arvesse võttes jääb TPP kasutegur 36–39%piiresse. See tähendab, et 64–61% kütusest läheb raisku, saastades keskkonda soojusheitmete kujul atmosfääri. Koostootmisjaama kasutegur on ligikaudu 2 korda kõrgem kui elektrijaamal. Seetõttu on koostootmise kasutamine energia säästmisel oluline tegur.

Tuumajaam erineb soojuselektrijaamast selle poolest, et katla asendatakse tuumareaktoriga. Auru tekitamiseks kasutatakse tuumareaktsiooni soojust.

Riis. 2.4. Tuumaelektrijaama skemaatiline diagramm

1 - reaktor; 2 - aurugeneraator; 3- turbiin;

4 - generaator; 5 - trafo; b - elektriliinid

Tuumaelektrijaama primaarenergiaks on sisemine tuumaenergia, mis tuuma lõhustumisel vabaneb kolossaalse kineetilise energia kujul, mis omakorda muundatakse soojusenergiaks. Paigaldist, kus need muutused toimuvad, nimetatakse reaktoriks.

Reaktori südamikku läbib jahutusvedelik, mis eemaldab soojuse (vesi, inertgaasid jne). Jahutusvedelik kannab soojust aurugeneraatorisse, andes selle veele. Tekkinud veeaur siseneb turbiini. Reaktori võimsust juhitakse spetsiaalsete varraste abil. Need sisestatakse südamikku ja muudavad neutronivoogu ning seega ka tuumareaktsiooni intensiivsust.

Tuumaelektrijaama looduslik tuumkütus on uraan. Bioloogiliseks kaitseks kiirguse eest kasutatakse mitme meetri paksust betoonikihti.

Kui põletatakse 1 kg kivisütt, saab elektrienergiat 8 kWh ja 1 kg tuumkütuse tarbimisel tekib 23 miljonit kWh elektrit.

Inimkond on enam kui 2000 aastat kasutanud Maa veeenergiat. Nüüd kasutatakse vee energiat kolme tüüpi hüdroelektrijaamades:

jõgede energiat kasutavad hüdroelektrijaamad (HEJ);

loodete elektrijaamad (TPS), kasutades merede ja ookeanide mõõna ja voolu energiat;

pumbatavad jaamad (PSPP), mis koguvad ja kasutavad veehoidlate ja järvede energiat.

Elektrijaama turbiini hüdroenergia ressursid muudetakse mehaaniliseks energiaks, mis muundatakse generaatoris elektrienergiaks.

Seega on peamised energiaallikad tahke kütus, õli, gaas, vesi, uraanituumade lagunemisenergia ja muud radioaktiivsed ained.