Плюсы и минусы тэс и гэс: Преимущества и недостатки тепловых электростанций

Содержание

Главные достоинства и недостатки гидроэлектростанций

ПРЕИМУЩЕСТВА ГЭС:

Гибкость

Гидроэнергия является гибким источником электроэнергии, так как ГЭС может очень быстро адаптироваться к изменяющимся требованиям энергии, увеличивая или уменьшая производство электроэнергии. Гидротурбина имеет время запуска порядка нескольких минут. От 60 до 90 секунд требуется, чтобы принести устройство от холодного пуска до полной нагрузки; это гораздо меньше, чем для газовых турбин или паровых установок. Производство электроэнергии может также быть быстро уменьшено, когда есть избыточная мощность.

 

 

     Электростанция Ffestiniog может развивать мощность 360 МВт в течении 60 секунд

Низкие затраты на электроэнергию

Основным преимуществом гидроэлектроэнергии является отсутствие стоимости топлива. Стоимость эксплуатации гидроэлектростанции почти невосприимчива к увеличению стоимости ископаемого топлива, таких как нефть, природный газ или уголь, и никакой импорт не требуется.

Средняя стоимость электроэнергии от гидроэлектростанции больше, чем 10 мегаватт составляет от 3 до 5 центов США за киловатт-час.

Гидроэлектростанции имеют долгий срок эксплуатации, некоторые ГЭС все еще дают электроэнергию после 50-100 лет работы.

Затраты на оперативное обслуживание небольшие, требуется немного людей для контроля работы ГЭС.

Плотина может использоваться сразу в нескольких целях: накапливать воду для ГЭС, защищать территории от наводнений, создавать водоем.

Пригодность для промышленного применения

В то время как многие гидроэлектростанции поставляют энергию в сети общего потребления электроэнергии, некоторые создаются для обслуживания конкретных промышленных предприятий. Например, в Новой Зеландии электростанция была построена для снабжения электроэнергией алюминиевого завода в Тиваи Пойнт .

Снижение выбросов CO2

Гидроэлектростанции не сжигают ископаемые виды топлива и непосредственно не производят углекислый газ. Хотя некоторый углекислый газ образуется в процессе производства и строительства проекта. Согласно исследованию Пауля Шеррера из Университета Штутгарта, гидроэнергетика производит меньше всего углекислого газа, среди прочих источников энергии. На втором месте был ветер, третьей стала ядерная энергия, энергия солнца оказалась на 4 месте.  

Другие виды использования водохранилища

Водохранилища ГЭС часто предоставляют возможности для занятий водными видами спорта, и сами становятся туристическими достопримечательностями. В некоторых странах, аквакультура в водоемах является распространенным явлением. Вода из водоемов может идти на полив сельскохозяйственных культур, в ней можно разводить рыбу. Кроме того плотины помогают предотвратить наводнение.

НЕДОСТАТКИ ГЭС:

Повреждение экосистемы и потеря земли

Большие резервуары, необходимые для работы гидроэлектростанций приводят к затоплению обширных земель выше по течению от плотины, уничтожая долины лесов и болота. Потеря земли часто усугубляется уничтожением среды обитания окружающих территорий, занятое водохранилищем.  

ГЭС могут привести к уничтожению экосистем, так как вода, проходя через турбины очищается от естественных наносов. Особенно опасны ГЭС на крупных реках, которые ведут к серьезным изменениям среды обитания.


На фото изображен водоем, возникший в результате строительства плотины 

Заиление

Когда течет  вода, более тяжелые частицы сплывают вниз по течению.
Это оказывает негативное влияние на плотины и впоследствии их электростанций, особенно на реках или в водосборных бассейнах с высокой степенью заиления. Ил может заполнить резервуар и уменьшить его способность контролировать наводнения, вызывая дополнительное горизонтальное давление на плотину. Уменьшение русла реки может привести к снижению вырабатываемой электроэнергии. К тому же даже жаркое лето или малое количество осадков может привести к уменьшению реки.
 
Выбросы метана (из водохранилищ)

Наибольшее воздействие оказывают ГЭС в тропических регионах, водоемы электростанций в тропических регионах производят значительные объемы метана .

Это связано с наличием растительного материала в затопленных районах, распадающихся в анаэробной среде, и образующих метан и парниковый газ. Если верить докладу Всемирной комиссии по плотинам, в случаях, когда водохранилище большое по сравнению с генерирующей мощностью (менее 100 ватт на квадратный метр площади поверхности) и не была произведена очистка лесов в области водоема.  То выбросы парниковых газов в резервуаре могут быть выше, чем у обычной ТЭС.

Переселение

Другим недостатком гидроэлектростанций является необходимость переселения людей, живущих на территории будущих водохранилищ. В 2000 году Всемирная комиссия по плотинам посчитала,  что постройка плотин привела к переселению от 40 до 80 миллионов человек во всем мире.

{loadposition 124}

{loadposition atomic-bottommiddle}

{loadposition atomic-bottomleft}

Ядерная энергетика плюсы и минусы – AG Media

Основными аргументами в пользу развития атомной энергетики являются относительно низкая стоимость энергоресурсов и небольшое количество отходов.

В пересчете на единицу вырабатываемой энергии отходы атомных электростанций в тысячи раз меньше, чем на угольных ТЭС (1 стакан урана-235 дает столько же энергии, сколько 10 тыс. тонн угля). Преимуществом атомных электростанций является отсутствие выбросов углекислого газа в атмосферу, что сопровождает выработку электроэнергии при сжигании углеродных энергоносителей.

Сегодня уже совершенно очевидно, что при нормальной работе атомной электростанции экологический риск получения энергии несравнимо ниже, чем в угольной промышленности.

По приблизительным оценкам, закрытие существующих атомных электростанций потребует ежегодного сжигания дополнительно 630 млн. тонн угля, что приведет к выбросу в атмосферу 2 млрд. тонн углекислого газа и 4 млн. тонн токсичного и радиоактивного пепла. Замена атомных электростанций тепловыми приведет к 50-кратному увеличению смертности от атмосферного загрязнения. Для извлечения этого дополнительного углекислого газа из атмосферы необходимо было бы высадить лес на площади, которая в 4-8 раз больше территории Германии.

У атомной энергетики есть серьезные противники. Насколько неконкурентоспособным он считается в последних работах Л. Брауна (Brown, 2001). Аргументами против развития атомной энергетики являются трудности обеспечения полной безопасности ядерного топливного цикла, а также риск возникновения аварий на атомных электростанциях. История развития атомной энергетики омрачена тяжелыми авариями, произошедшими в Кыштыме и Чернобыле. Однако вероятность аварий на современных атомных станциях крайне мала. Так, в Великобритании она составляет не более 1: 1 000 000. В Японии строятся новые атомные электростанции (в том числе крупнейшая в мире Фукусима ) в сейсмически опасных районах океана.

Перспективы развития атомной энергетики

Исчерпание углеродной энергии, ограниченные возможности энергетики на основе возобновляемых источников энергии и растущий спрос на энергию подталкивают большинство стран к развитию ядерной энергетики, причем строительство атомных электростанций начинается в развивающихся странах Южной Америки, Азии и Африки. Ранее приостановленное строительство атомных электростанций возобновляется даже в странах, пострадавших от Чернобыльской катастрофы-Украине, Беларуси и Российской Федерации. Возобновляется работа атомных электростанций Армении.

Повышается технологический уровень атомной энергетики и ее экологическая безопасность. Уже разработаны проекты по внедрению новых, более экономичных реакторов, способных тратить в 4-10 раз меньше урана, чем современные, на производство единицы электроэнергии. В настоящее время обсуждается вопрос об использовании тория и плутония в качестве “ топлива”. Японские ученые считают, что плутоний можно сжигать без остатка, а плутониевые атомные электростанции могут быть наиболее экологически чистыми, поскольку они не производят радиоактивных отходов (РАО). По этой причине Япония активно скупает плутоний, выделяющийся при демонтаже ядерных боеголовок. Однако конверсия атомных электростанций на плутониевое топливо требует дорогостоящей модернизации ядерных реакторов.

Меняется ядерный топливный цикл, т. е. совокупность всех операций, сопровождающих добычу сырья для ядерного топлива, его подготовку к сжиганию в реакторах, процесс выработки энергии и переработки, хранения и захоронения радиоактивных отходов. В некоторых странах Европы и в Российской Федерации осуществляется переход на замкнутый цикл, в котором образуется меньше РАО, так как значительная их часть сжигается после переработки. Это позволяет не только снизить риск радиоактивного загрязнения окружающей среды (см. пункт 10.4.4), но и снизить затраты на уран, ресурсы которого истощаются, в сотни раз. При открытом цикле радиоактивные отходы не перерабатываются, а удаляются. Он более экономичен, но не экологически безопасен. По этой схеме до сих пор работают американские атомные электростанции.

В целом вопросы переработки и безопасного захоронения радиоактивных отходов технически разрешимы. В последние годы Римский клуб также высказался в пользу развития ядерной энергетики, эксперты которого сформулировали следующее заявление: “нефть слишком дорогая, уголь слишком опасен для природы, вклад возобновляемых источников энергии слишком мал, единственный шанс-придерживаться ядерного варианта .

Ядерная энергетика является одним из наиболее перспективных путей удовлетворения энергетического голода человечества перед лицом энергетических проблем, связанных с использованием ископаемого топлива.

Преимущества атомной электростанции

  • Потребляет мало топлива
  • Более экологически чистые, чем тепловые электростанции и гидроэлектростанции (которые работают на мазуте, торфе и других видах топлива.) Поскольку атомная электростанция работает на Уране и частично на газе.
  • Может быть построен в любом месте.
  • Не зависит от дополнительного источника энергии.

Стоимость транспортировки ядерного топлива, в отличие от традиционных,ничтожна. В России это особенно актуально в европейской части, так как доставка угля из Сибири обходится слишком дорого. Вагон для перевозки ядерного топлива

Огромным преимуществом атомной электростанции является ее относительная экологическая чистота. На ТЭС суммарные годовые выбросы вредных веществ на 1000 МВт установленной мощности составляют примерно 13 000-165 000 тонн в год.

Тепловая электростанция мощностью 1000 МВт потребляет 8 миллионов тонн кислорода в год для окисления топлива, в то время как атомные электростанции вообще не потребляют кислород.

Самые мощные атомные электростанции в мире: Фукусима, Брус, Гравелин, Запорожье, Пикеринг, Пало-Верде, Ленинградская, Трикастен.

Минусы АЭС 1. Тепловое загрязнение окружающей среды; КПД на современных атомных электростанциях составляет примерно 30 -35%, а на тепловых электростанциях 35 -40%. Это означает, что большая часть тепловой энергии (60 -70%) выделяется в окружающую среду. 2. Утечка радиоактивных веществ (радиоактивные выбросы и сбросы) 3. Транспортировка радиоактивных отходов; 4. Аварии ядерных реакторов;

Кроме того, больший удельный (на единицу вырабатываемой электроэнергии) выброс радиоактивных веществ дает угольная станция. Уголь всегда содержит природные радиоактивные вещества; при сжигании угля они почти полностью попадают во внешнюю среду. Причем удельная активность выбросов ТЭС в несколько раз выше, чем для атомных электростанций

Объем радиоактивных отходов очень мал, они очень компактны, и их можно хранить в условиях, которые гарантируют отсутствие утечки наружу.

Стоимость строительства атомной электростанции примерно такая же, как и строительство тепловой электростанции, или несколько выше. Билибинская АЭС-единственная атомная электростанция в зоне вечной мерзлоты.

АЭС экономичны по сравнению с обычными тепловыми электростанциями, и, самое главное, при правильной эксплуатации – это чистая энергетика.

Мирный атом должен жить! Испытав на себе тяжелые уроки Чернобыльской и других аварий, атомная энергетика продолжает развиваться, обеспечивая безопасность и надежность по максимуму! Атомные станции вырабатывают электроэнергию наиболее экологически чистым способом. Если люди ответственны и компетентны в эксплуатации атомных электростанций, то будущее за атомной энергетикой. Люди не должны бояться мирного атома, потому что несчастные случаи происходят по вине человека.

Все слышали о главном недостатке атомных электростанций-тяжелых последствиях аварий на атомных станциях. Десятки тысяч погибших и множество неизлечимо больных людей, мощное радиационное облучение, влияющее на здоровье человека и его потомков, городов, ставших непригодными для жизни … этот список, к сожалению, можно продолжать бесконечно. Хвала небесам, что есть несколько аварий, подавляющее большинство мировых атомных электростанций успешно работают в течение десятилетий, никогда не сталкиваясь с системными сбоями.

Сегодня атомная энергетика является одним из наиболее быстро развивающихся направлений в мировой науке. Мы постараемся отойти от стабильного мифа о том, что атомные электростанции представляют опасность ядерных катастроф, и узнаем о преимуществах и недостатках атомных электростанций как источников электроэнергии. Что превосходит атомные и тепловые электростанции на атомных станциях? Каковы преимущества и недостатки атомных электростанций? Стоит ли развивать это направление производства электроэнергии? Обо всем этом и не только.

Знаете ли вы, что вы можете получить электричество, используя обычный картофель, лимон или комнатный цветок? Все, что нужно-это гвоздь и медная проволока. Но картофель и лимоны, конечно же, не смогут обеспечить электроэнергией весь мир. Поэтому, начиная с 19-го века, ученые начали осваивать методы получения электричества посредством генерации.

Генерация-это процесс преобразования различных видов энергии в электрическую энергию. Процесс генерации происходит на электростанциях. Сегодня существует много типов поколений.

Вы можете получить электричество сегодня следующими способами:

Теплоэнергетика-электроэнергия получается за счет термического сжигания ископаемого топлива. Если все просто, нефть и газ выгорают, выделяют тепло, тепло нагревает пар. Пар под давлением заставляет генератор вращаться, а генератор вырабатывает электричество. Тепловые электростанции, в которых происходит этот процесс, называются тепловыми электростанциями.

Атомная энергетика – принцип работы атомных электростанций (АЭС, которые получают электроэнергию через атомные установки) очень похож на работу тепловых электростанций. Единственное отличие заключается в том, что тепло получается не от сжигания ископаемого топлива, а от деления атомных ядер в ядерном реакторе.

Гидроэнергетика-в случае гидроэлектростанций (ГЭС) электрическая энергия получается из кинетической энергии потока воды. Вы когда-нибудь видели водопады? Основой этого способа получения энергии является мощность водопадов, которые вращают роторы электрических генераторов, вырабатывающих электроэнергию. Конечно, водопады не являются естественными. Они создаются искусственно с использованием естественного речного течения. Кстати, не так давно ученые выяснили,что морское течение гораздо мощнее речного, планируют строить морские гидроэлектростанции.

Энергия ветра-в этом случае кинетическая энергия ветра приводит в движение электрический генератор. Помнишь мельницы? Они в полной мере отражают этот принцип работы.

Солнечная энергия – в солнечной энергии, платформа для преобразования является тепло солнечного света.

Водородная энергия-электричество получается при сжигании водорода. Водород сжигается, он выделяет тепло, и тогда все происходит по уже известной нам схеме.

Приливная сила – что используется для выработки электроэнергии в этом случае? Энергия приливов и отливов!

Геотермальная энергия-это сначала получение тепла, а затем электричества из природного тепла Земли. Например, в вулканических районах.

Недостатки альтернативных источников энергии

Атомные, гидроэлектростанции и тепловые электростанции являются основными источниками электроэнергии в современном мире. Каковы преимущества атомных электростанций, гидроэлектростанций и тепловых электростанций? Почему мы не нагреваемся от ветра или приливной энергии? Какие ученые не угодили водороду или природному теплу Земли? Для этого есть свои причины.

Энергии ветра, солнца и приливов называются альтернативными из-за их редкого использования и очень недавнего появления. А также благодаря тому, что ветер, солнце, море и тепло Земли являются возобновляемыми, и тот факт, что человек пользуется солнечным теплом или морским приливом, не принесет никакого вреда солнцу или приливу. Но не спешите бежать и ловить волны, не все так просто и радужно.

Солнечная энергия имеет существенные недостатки – солнце светит только днем, соответственно, ночью вы не получите от него никакой энергии. Это неудобно, так как основной пик потребления электроэнергии приходится на вечерние часы. В разное время года и в разных местах на Земле Солнце светит по-разному. Адаптация к нему-это дорогостоящий и сложный бизнес.

 

Ветровые и волновые явления тоже капризны, хотят – дуют, а хотят – нет. Но если они работают, то делают это медленно и слабо. Поэтому энергия ветра и приливная энергия еще не получили широкого распространения.

Геотермальная энергия-это сложный процесс, потому что электростанции могут быть построены только в зонах тектонической активности, где максимальное тепло может быть “выжато” из земли . Как много мест с вулканами вы знаете? Вот некоторые ученые. Поэтому геотермальная энергетика, скорее всего, останется узкофокусной и не особенно эксплуатационной.

Наиболее перспективной является водородная энергетика. Водород имеет очень высокую эффективность сгорания и его сжигание абсолютно экологически безопасно, потому что продуктом сгорания является дистиллированная вода. Но, есть одно но. Процесс получения чистого водорода невероятно велик. Вы хотите платить миллионы за свет и горячую воду? Никто не хочет. Мы ждем, надеемся и верим, что скоро ученые найдут способ сделать водородную энергию более доступной.

Ядерная энергетика сегодня

По разным данным, атомная энергетика сегодня обеспечивает от 10 до 15% электроэнергии во всем мире. Ядерная энергия используется 31 страной. Наибольшее количество исследований в области электроэнергетики проводится именно по использованию атомной энергии. Логично предположить, что преимущества атомных электростанций явно велики, если из всех видов производства электроэнергии это развито.

В то же время есть страны, которые отказываются от использования атомной энергии, закрывают все имеющиеся атомные электростанции, например, Италия. В Австралии и Океании атомные электростанции не существовали и не существуют в принципе. Австрия, Куба, Ливия, Северная Корея и Польша приостановили разработку атомных электростанций и временно отказались от планов по созданию атомных электростанций. Эти страны не обращают внимания на преимущества атомных электростанций и отказываются от их установки в первую очередь по соображениям безопасности и высокой стоимости строительства и эксплуатации атомных станций.

Лидерами в атомной энергетике сегодня являются США, Франция, Япония и Россия. Именно они оценили преимущества атомных электростанций и начали внедрять атомную энергию в своих странах. Наибольшее количество строящихся сегодня проектов АЭС принадлежит китайской народной республике. Еще около 50 стран активно работают над внедрением атомной энергетики.

Как и все способы получения электроэнергии, атомные электростанции имеют свои преимущества и недостатки. Говоря о преимуществах атомных электростанций, необходимо отметить экологичность производства, отказ от использования ископаемых видов топлива и удобство транспортировки необходимого топлива. Давайте рассмотрим все более подробно.

Преимущества атомных электростанций перед тепловыми электростанциями

Преимущества и недостатки атомных электростанций зависят от типа электроэнергии, которую мы используем для сравнения ядерной энергетики. Поскольку основными конкурентами атомных электростанций являются тепловые электростанции и гидроэлектростанции , мы сравниваем преимущества и недостатки атомных электростанций по отношению к этим видам производства энергии.

Тепловые электростанции, то есть тепловые электростанции бывают двух типов:

Конденсация или короткие IES только служат для производства электроэнергии. Кстати, их другое название пришло из советского прошлого, ИЭС также называют государственной районной электростанцией-сокращенно от “государственная районная электростанция”.

2. Когенерационные установки или тепловые электростанции позволяют производить не только электрическую, но и тепловую энергию. Если взять, например, жилой дом, то понятно, что ТЭЦ будет обеспечивать электроэнергией только квартиры, а тепловая электростанция будет дополнительно иметь отопление.

Как правило, ТЭС работают на дешевом ископаемом топливе – угле или угольной пыли и мазуте. Самые популярные сегодня энергоресурсы-уголь, нефть и газ. По оценкам экспертов, мировых запасов угля хватит еще на 270 лет, нефти – на 50, газа – на 70. Даже школьник понимает, что 50-летних заповедников очень мало и их надо беречь, а не сжигать ежедневно в Печах.

ЭТО ОЧЕНЬ ВАЖНО ЗНАТЬ:

АЭС решают проблему нехватки ископаемого топлива. Преимуществом атомных электростанций является отказ от ископаемого топлива, что позволяет сохранить находящиеся под угрозой исчезновения газ, уголь и нефть. Вместо этого уран используется на атомных электростанциях. Мировые запасы урана оцениваются в 6306300 тонн. Сколько лет ему хватит, никто не думает, потому что запасов много, потребление Урана довольно мало, и пока никому не приходится думать о его исчезновении. В крайнем случае, если запасы урана внезапно отбираются пришельцами или они испаряются сами собой, плутоний и торий могут быть использованы в качестве ядерного топлива. Перевод их на ядерное топливо по-прежнему дорог и труден, но возможен.

Преимущества АЭС перед ТЭС – это и снижение вредных выбросов в атмосферу.

Что выбрасывается в атмосферу при эксплуатации ТЭЦ и ТЭС и насколько это опасно:

Диоксид серы или диоксид серы-это опасный газ, который вреден для растений. При приеме внутрь в больших количествах он вызывает кашель и удушье. Совмещающ с водой, двуокись серы преобразована к масляной серной кислоте. Именно благодаря выбросам диоксида серы существует опасность кислотных дождей, опасных для природы и человека.

2. Оксиды азота-опасны для дыхательной системы человека и животных, раздражают дыхательные пути.

3. Бенапирен-опасен тем, что он имеет тенденцию накапливаться в организме человека. В результате длительного воздействия он может вызывать злокачественные опухоли.

Суммарные годовые выбросы ТЭС установленной мощностью 1000 МВт – это 13 тыс. тонн в год газа и 165 тыс. тонн угольных тепловых электростанций. Тепловая электростанция мощностью 1000 МВт в год потребляет 8 млн тонн кислорода для окисления топлива; преимущества атомных электростанций заключаются в том, что кислород в принципе не потребляется в ядерной энергетике.

Вышеуказанные выбросы для атомных электростанций также не являются характерными. Преимуществом атомных электростанций является то, что выбросы вредных веществ в атмосферу на атомных станциях незначительны и безвредны по сравнению с выбросами от тепловых электростанций.

Преимущества атомной энергетики перед ТЭЦ – это низкая стоимость транспортировки топлива. Уголь и газ чрезвычайно дороги для доставки в производство, в то время как уран, необходимый для ядерных реакций, может быть помещен в один небольшой грузовик.

Недостатки АЭС перед ТЭС

Недостатками атомных электростанций перед тепловыми электростанциями являются в первую очередь наличие радиоактивных отходов. Они стараются по максимуму перерабатывать радиоактивные отходы на атомных станциях, но их вообще нельзя утилизировать. Конечные отходы современных атомных электростанций перерабатываются в стекло и хранятся в специальных хранилищах. Смогут ли они когда-нибудь им воспользоваться, пока неизвестно.

2. Недостатки атомных электростанций-это небольшой КПД относительно тепловых электростанций. Поскольку процессы в тепловых электростанциях протекают при более высоких температурах, они более продуктивны. На атомных электростанциях этого все еще трудно добиться. Циркониевые сплавы, косвенно участвующие в ядерных реакциях, не выдерживают запредельно высоких температур.

3. Отдельно стоит общая проблема тепловых и атомных электростанций. Недостатком атомных электростанций и тепловых электростанций является тепловое загрязнение атмосферы. Что же это значит? При получении ядерной энергии выделяется большое количество тепловой энергии, которая выделяется в окружающую среду. Тепловое загрязнение атмосферы-это проблема сегодняшнего дня, она влечет за собой множество проблем, таких как создание термальных островов, изменение микроклимата и, в конечном счете, глобальное потепление.

Современные атомные электростанции уже решают проблему теплового загрязнения и используют для охлаждения воды собственные искусственные бассейны или градирни (специальные градирни для охлаждения больших объемов горячей воды).

Преимущества и недостатки атомных электростанций перед гидроэлектростанциями

Преимущества и недостатки атомных электростанций по сравнению с гидроэлектростанциями в основном связаны с зависимостью гидроэлектростанций от природных ресурсов. Еще об этом …

Преимуществом атомных электростанций перед гидроэлектростанциями является теоретическая возможность строительства новых атомных электростанций, в то время как большинство рек и водохранилищ, которые могут работать на благо гидроэлектростанций, уже заняты. То есть открытие новых гидроэлектростанций затруднено из-за отсутствия необходимых мест.

2. Следующие преимущества атомной электростанции перед гидроэлектростанцией заключаются в ее косвенной зависимости от природных ресурсов. ГЭС напрямую зависит от природного пласта, атомная энергетика лишь косвенно – от добычи урана, остальное обеспечивают сами люди и их изобретения.

Недостатки атомных электростанций перед водными станциями незначительны – ресурсы, которые атомные электростанции используют для ядерной реакции, в частности урановое топливо, не являются возобновляемыми. В то время как количество воды является главным возобновляемым ресурсом гидроэлектростанций, работа гидроэлектростанции никак не изменится, и один только уран не может быть восстановлен в природе.

АЭС: преимущества и недостатки

Мы подробно рассмотрели преимущества и недостатки атомных электростанций по сравнению с другими способами получения электроэнергии.

А как же радиоактивные выбросы атомных электростанций? Рядом с атомными станциями жить невозможно! Это же опасно! – можно и так сказать. ” Ничего подобного” – ответят вам статистика и мировое академическое сообщество.

Согласно статистическим сравнительным оценкам, проведенным в различных странах, отмечается, что смертность от болезней, возникших в результате воздействия выбросов ТЭС, выше смертности от болезней, развившихся в организме человека в результате утечки радиоактивных веществ.

На самом деле, все радиоактивные вещества надежно заперты в хранилище и ждут своего часа, когда они научатся остаточно перерабатывать и использовать их. Такие вещества не выбрасываются в атмосферу, уровень радиации в населенных пунктах вблизи АЭС не превышает традиционный уровень радиации в крупных городах.

Говоря о преимуществах и недостатках атомных электростанций, нельзя не вспомнить о стоимости строительства и запуска атомной электростанции. Расчетная стоимость небольшой современной атомной станции составляет 28 млрд евро, эксперты говорят, что стоимость тепловых электростанций примерно одинакова, здесь никто не выигрывает. Однако преимущества атомных электростанций будут заключаться в меньших затратах на приобретение и утилизацию топлива – хотя Уран и дороже, он способен “ работать ” более года, при этом запасы угля и газа должны постоянно пополняться.

Аварии на АЭС

Ранее мы не упоминали только об основных недостатках атомных электростанций, которые всем известны – это последствия возможных аварий. Аварии на атомных электростанциях классифицируются по шкале INES, которая имеет 7 уровней. Аварии 4-го уровня и выше представляют общественную опасность воздействия.

Только две аварии в истории измерялись на максимальном уровне 7 му-Чернобыльская авария и авария на АЭС “Фукусима-1”. Одной из аварий считался уровень 6м, это Кыштымская катастрофа, произошедшая в 1957 году на химическом заводе “Маяк” в Челябинской области.

Безусловно, преимущества и недостатки атомной электростанции уменьшаются по сравнению с возможностью возникновения ядерных катастроф, которые уносят жизни многих людей. Но преимуществами атомных электростанций на сегодняшний день является усовершенствованная система безопасности, которая практически полностью исключает возможность аварий, так как алгоритм работы ядерных реакторов компьютеризирован и с помощью компьютеров реакторы отключаются в случае минимальных нарушений.

Преимущества и недостатки атомных электростанций учитываются при разработке новых моделей атомных станций, которые будут работать на переработанном ядерном топливе и Уране, месторождения которых ранее не вводились в эксплуатацию.

Это означает, что основными преимуществами атомных электростанций на сегодняшний день являются перспектива их модернизации, совершенствования и новых изобретений в этой области. Думается, что наиболее важные преимущества атомных электростанций откроются чуть позже, мы надеемся, что наука не будет стоять на месте, и очень скоро мы о них узнаем.

Ядерная энергетика (атомная энергетика) – это энергетическая отрасль, которая производит электроэнергию и тепло путем преобразования ядерной энергии.

Обычно используется ядерная цепная реакция деления ядер урана-235 или плутония. Ядра делятся, когда в них входит нейтрон,и получаются новые нейтроны и осколки деления. Делящиеся нейтроны и осколки деления обладают высокой кинетической энергией. В результате столкновений фрагментов с другими атомами эта кинетическая энергия быстро преобразуется в тепло.

Хотя ядерная энергия является первичным источником в любой области энергетики (например, энергия солнечных ядерных реакций на гидроэлектростанциях электростанций на ископаемом топливе, энергия радиоактивного распада на геотермальных электростанциях), только использование управляемых реакций в ядерных реакторах относится к ядерной энергии.

Ядерная энергия вырабатывается на атомных электростанциях, используется на атомных ледоколах, атомных подводных лодках; в США реализуется программа по созданию ядерного двигателя для космических кораблей, кроме того, предпринимаются попытки создания ядерного двигателя для самолетов (атомных полетов) и “атомных” танков.

За 40 лет развития атомной энергетики в мире было построено около 400 энергоблоков в 26 странах с общей энергетической мощностью порядка 300 млн кВт. Основными преимуществами атомной энергетики являются высокая конечная рентабельность и отсутствие выбросов продуктов сгорания в атмосферу (с этой точки зрения ее можно считать экологически чистой), основными недостатками являются потенциальная опасность радиоактивного загрязнения окружающей среды продуктами ядерного деления во время аварии (например, на Чернобыльской АЭС или на американском острове Тримейл) и проблема переработки отработанного ядерного топлива.

Давайте остановимся на этих преимуществах. Рентабельность атомной энергетики складывается из нескольких составляющих. Одна из них-независимость от транспортировки топлива. Если для электростанции мощностью 1 млн кВт в год требуется около 2 млн тонн топливного эквивалента (или около 5 млн низкосортного угля), то для блока ВВЭР-1000 необходимо будет доставить не более 30 т обогащенного урана, что практически сводит к нулю затраты на транспортировку топлива (на угольных станциях эти затраты составляют до 50% от стоимости). Использование ядерного топлива для производства энергии не требует кислорода и не сопровождается постоянным выбросом продуктов сгорания, что, соответственно, не потребует строительства объектов по очистке выбросов в атмосферу. Города, расположенные вблизи АЭС, в основном являются экологически чистыми зелеными городами во всех странах мира, и если это не так, то это связано с влиянием других отраслей промышленности и объектов, расположенных на той же территории. В этом плане ТТП дают совершенно иную картину. Анализ экологической ситуации в России показывает, что на тепловые электростанции приходится более 25% всех вредных выбросов в атмосферу. Около 60% выбросов ТЭС приходится на европейскую часть и Урал, где экологическая нагрузка значительно превышает максимальную. Наиболее сложная экологическая ситуация сложилась в Уральском, Центральном и Приволжском регионах, где нагрузки, создаваемые осаждением серы и азота, местами превышают критические значения в 2-2, 5 раза.

К недостаткам ядерной энергетики можно отнести потенциальную опасность радиоактивного загрязнения окружающей среды при тяжелых авариях типа Чернобыльской. Сейчас на атомных станциях, использующих реакторы чернобыльского типа (РБМК), приняты дополнительные меры безопасности, которые, по данным МАГАТЭ (Международного агентства по атомной энергии), полностью исключают аварию аналогичной тяжести: по мере развития конструктивного ресурса такие реакторы должны заменяться реакторами нового поколения с повышенной безопасностью. Тем не менее, по мнению общественности, переломный момент в отношении безопасного использования атомной энергии, вероятно, произойдет не скоро.

Проблема захоронения радиоактивных отходов является очень острой для всего мирового сообщества. Сейчас уже существуют методы остекловывания, битумирования и цементирования радиоактивных отходов с атомных электростанций, но необходимы территории для строительства хранилищ, где эти отходы будут помещены на вечное хранение. Страны с небольшой территорией и большой плотностью населения испытывают серьезные трудности в решении этой проблемы.

Преимущества атомной энергетики по сравнению с другими видами производства энергии очевидны. Высокая мощность и низкая суммарная стоимость энергоресурсов открывали в свое время большие перспективы для развития атомной энергетики и строительства атомных электростанций, рентабельности. В большинстве стран мира сегодня учитываются преимущества атомной энергетики – строится все больше энергоблоков и заключаются контракты на строительство атомных электростанций в будущем.

Также о преимуществах атомной энергетики можно смело написать, что использование ядерного топлива не сопровождается процессом горения и выбросом вредных веществ и парниковых газов в атмосферу, а значит, не будет необходимости строить дорогостоящие объекты по очистке выбросов в атмосферу. Четверть всех вредных выбросов в атмосферу приходится на долю тепловых электростанций, что оказывает весьма негативное влияние на экологическую обстановку расположенных вблизи них городов, а в целом на состояние атмосферы.

Города, расположенные вблизи атомных электростанций, работающих в штатном режиме, в полной мере ощущают преимущества атомной энергетики и считаются одними из самых экологически чистых во всех странах мира. Они постоянно следят за радиоактивным состоянием земли, воды и воздуха, а также анализируют флору и фауну – такой постоянный мониторинг позволяет реально оценить минусы и преимущества атомной энергетики и ее влияние на экологию региона. Стоит отметить, что в ходе наблюдений в районах расположения АЭС не было зафиксировано никаких отклонений радиоактивного фона от нормального, если только это не было аварийной ситуацией.

На этом преимущества ядерной энергетики не заканчиваются. В условиях надвигающегося энергетического голода и истощения запасов углеродного топлива закономерно встает вопрос о запасах топлива для атомных электростанций. Ответ на этот вопрос весьма оптимистичен: разведанные запасы урана и других радиоактивных элементов в земной коре составляют несколько миллионов тонн, и при нынешнем уровне потребления их можно считать практически неисчерпаемыми

Но преимущества атомной энергетики распространяются не только на атомные электростанции. Атомная энергия сегодня используется и для других целей, помимо снабжения населения и промышленности электроэнергией. Таким образом, преимущества атомной энергетики для подводного флота и атомных ледоколов невозможно переоценить. Использование атомных двигателей позволяет им существовать автономно в течение длительного времени, перемещаться на любые расстояния, а подводным лодкам – месяцами находиться под водой. Сегодня в мире разрабатываются подземные и плавучие атомные электростанции, атомные двигатели для космических аппаратов.

Учитывая преимущества атомной энергетики, можно смело утверждать, что в будущем человечество продолжит использовать возможности атомной энергетики, которая при бережном обращении в меньшей степени загрязняет окружающую среду и практически не нарушает экологический баланс на НАШЕЙ ПЛАНЕТЕ. Но преимущества атомной энергетики значительно потемнели в глазах всего мира после двух серьезных аварий: на Чернобыльской АЭС в 1986 году и на АЭС “Фукусима-1” в 2011 году. Масштабы этих инцидентов таковы, что их последствия могут перекрыть практически все известные человечеству преимущества ядерной энергетики. Трагедия, произошедшая в Японии для ряда стран, стала толчком к пересмотру энергетической стратегии и смещению акцента в сторону использования альтернативных источников энергии.

Перспективы развития атомной энергетики

При рассмотрении перспектив развития атомной энергетики в ближайшем (до конца века) и отдаленном будущем необходимо учитывать влияние многих факторов: ограничение запасов природного урана, высокая стоимость капитального строительства атомных электростанций по сравнению с тепловыми электростанциями, а также негативное общественное мнение, что привело к принятию в ряде стран (США, Германия, Швеция, Италия) законов, ограничивающих ядерную энергетику в праве использования ряда технологий (например, использование Пу И др), что привело к сворачиванию строительства новых объектов и постепенно новый вывод проводился без замены на новые.

В то же время наличие большого запаса уже добытого и обогащенного урана, а также урана и плутония, высвобождаемых при демонтаже ядерных боеголовок, наличие технологий расширенного воспроизводства (когда топливо, выбрасываемое из реактора, содержит больше делящихся изотопов, чем загружается) снимают проблему ограничения запасов природного урана, повышая возможности ядерной энергетики до 200-300 Q. Это превышает ресурсы ископаемого топлива и позволяет сформировать фундамент мировой энергетики на 200-300 лет вперед.

Но технологии расширенного воспроизводства (в частности, реакторы-размножители на быстрых нейтронах) не вошли в стадию серийного производства из-за отставания в переработке и утилизации (извлечение “полезного” урана и плутония из отработанного топлива). А наиболее распространенные современные реакторы на тепловых нейтронах в мире используют только 0,50,6% урана (в основном делящийся изотоп U238, концентрация которого в природном уране составляет 0,7%).

При такой низкой эффективности использования урана энергетический потенциал ядерной энергетики оценивается всего в 35 Q. Хотя в ближайшем будущем это может оказаться приемлемым для мирового сообщества, учитывая уже сложившуюся взаимосвязь между ядерной и традиционной энергетикой и задавая темпы роста объектов атомной энергетики во всем мире. Кроме того, передовые технологии воспроизводства обеспечивают значительное дополнительное экологическое бремя.

Сегодня специалистам совершенно ясно, что атомная энергетика является, в принципе, единственным реальным и значимым источником энергообеспечения человечества в долгосрочной перспективе, что не вызывает таких негативных последствий для планеты, как парниковый эффект, кислотные дожди и т.д. Как известно, сегодня энергетика, основанная на ископаемом топливе, то есть на сжигании угля, нефти и газа, является основой для производства электроэнергии в мире.

Стремление сохранить органическое топливо, будучи при этом ценным сырьем, обязанность устанавливать предельные значения выбросов СО; или снижают их уровень и ограничивают перспективы широкого использования возобновляемых источников энергии, все это указывает на необходимость увеличения вклада атомной энергетики.

Учитывая все вышеизложенное, можно сделать вывод, что перспективы развития атомной энергетики в мире будут различны для разных регионов и отдельных стран, исходя из потребностей в электроэнергии, размеров территории, наличия запасов ископаемого топлива, возможности привлечения финансовых ресурсов для строительства и эксплуатации такой достаточно дорогой технологии, влияния общественного мнения в данной стране и ряда других причин.

Урок 11. топливная промышленность и энергетика - География - 10 класс

Название предмета, класс: география, 10 класс

Номер урока и название темы: урок №11 «Топливная промышленность и энергетика»

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

  • Топливно-энергетическая промышленность.
  • Нефтяная промышленность.
  • Газовая промышленность.
  • Угольная промышленность.
  • Электроэнергетика.
  • Достоинства и недостатки электростанций разных типов.

Глоссарий по теме: топливно-энергетическая промышленность, топливная промышленность, электроэнергетика, альтернативная энергетика.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Вы уже знакомы с делением промышленности на материальную и нематериальную сферы. На следующих уроках мы рассмотрим особенности отраслевой и территориальной структуры мирового хозяйства.

Промышленность – пионер среди отраслей материального производства, бурное развитие которой в XX веке позволило выделить три исторически сложившихся группы отраслей.

Старые отрасли – железорудная, каменноугольная, металлургическая, текстильная, производство судов и паровозов – детище промышленных переворотов, хоть и не отличаются сегодня высоким ростом, продолжают влиять на мировую экономику.

Новые отрасли – автомобилестроение, алюминиевая, химическая промышленность – определили технический прогресс в начале XX века и сейчас заметно влияют на промышленность мира. Их география отличается распространением не только в развитых, но и в развивающихся странах.

Новейшие отрасли – микроэлектроника, роботостроение, микробиология, наноиндустрия, космическая и атомная промышленность – наукоёмкие отрасли НТР, растущие высокими темпами. Они сосредоточены в экономически развитых и новых индустриальных странах.

В своём развитии топливно-энергетическая промышленность прошла несколько этапов:

  • угольный – до середины XX века;
  • нефтегазовый – с середины XX века.

К концу XX века в структуре потребления топлива возросла роль гидроэнергии, атомной и альтернативной энергетики, но отказа от минерального топлива так и не случилось.

Эволюция промышленности отразилась на отраслевой структуре промышленности. В эпоху НТР в развитых странах сокращается доля старых и увеличивается доля новых и новейших отраслей.

Территориальная структура мировой промышленности меняется за счёт быстрого экономического роста новых индустриальных стран. Крупные промышленные районы образуются в Восточной, Южной, Юго-Восточной, Юго-Западной Азии и Латинской Америке. Но самые высокотехнологичные производства располагаются в странах Севера.

Топливно-энергетическая промышленность в эпоху НТР не потеряла своего значения, а за счёт территориальных разрывов между районами добычи энергоресурсов и местами их потребления между странами выросли «энергетические мосты».

Минеральное топливо – основа энергетического хозяйства мира.

Нефтяная промышленность – флагман топливной промышленности. Её добыча к 2016 году составила 4,3 млрд. тонн, почти 43% из которых добыто в странах ОПЕК. Большая часть добычи нефти мира сосредоточена в странах Персидского залива – Саудовской Аравии, ОАЭ, Кувейте и Иране. Россия занимает 2 место в тройке нефтяных лидеров между Саудовской Аравией и США. К добывающим лидерам относятся Иран, Мексика, Китай, Венесуэла. На мировой рынок поступает примерно 40% добываемой нефти. Импортёрами являются США, Япония, Республика Корея, Сингапур, Китай и другие страны.

Газовая промышленность развивается высокими темпами, так как является более экологичным топливом со сравнительно дешёвой транспортировкой и большими разведанными запасами. Поэтому его добыча к 2016 году составила более 3,3 трлн. м3. Территориальный сдвиг в добыче природного газа отразился на формировании районов добычи не только в странах Севера – США, Канаде, Зарубежной Европе и СНГ, но и в странах Юго-Восточной, Юго-Западной Азии, Северной Африки и Латинской Америки. На мировой рынок приходится примерно 30% добытого газа. Импортируют природный газ Япония, Китай, Западная Европа.

Угольная промышленность не потеряла своего значения в мире потребителей топлива, более 7 млрд. тонн составляет уровень мировой добычи этого ресурса, где лидерами являются Китай, Индия, США, Австралия, Индонезия, Россия. Потребление угля в основном совпадает с районами добычи, но около 10% угля попадает на мировой рынок. Основные импортёры угля – Западная Европа, Индия, Китай, Республика Корея и другие страны.

Электроэнергетика относится к отраслям «авангардной тройки» промышленности, поскольку обеспечивает устойчивый рост экономики в эпоху НТР. Это связано с решающей ролью электроэнергетики в развитии информатизации, электронизации и комплексной автоматизации хозяйственной деятельности человека. В 2016 году в мире было произведено более 24 трлн. кВт/ч электроэнергии. Лидирующее место по производству электроэнергии занимает Китай, за ним следуют США, Индия, Россия и Япония. Абсолютными лидерами по потреблению электроэнергии являются Исландия и Норвегия.

Электроэнергию в мире вырабатывают на тепловых электростанциях (ТЭС), гидроэлектростанциях (ГЭС), атомных электростанциях (АЭС), а также на станциях, работающих на неисчерпаемых источниках энергии – солнечных, ветровых, приливных и геотермальных.

Тепловые электростанции производят более 63% электроэнергии мира, причём страны, обладающие большими запасами угля или нефти, почти 100% электроэнергии получают с помощью ТЭС – Польша, ЮАР, Саудовская Аравия. По объёмам произведённой энергии лидируют другие страны – Китай, США, Япония, Россия. Несмотря на относительную дешевизну топлива и возможность строительства в любом месте, основной проблемой использования ТЭС остаётся загрязнение атмосферы.

Гидроэлектростанции производят чуть больше 19% электроэнергии мира. По объёмным показателям производства электричества выделяются Китай, Бразилия, Канада, США, Россия. Но есть страны, в которых почти вся электроэнергия произведена на ГЭС. Это Норвегия и Бразилия – здесь примерно 95% электроэнергии получают с помощью энергии воды. Отметим, что страны Юга занимают лидирующие позиции в использовании ГЭС, поскольку гидропотенциал Севера в этом отношении уже исчерпан. Гидроэлектростанции производят экологически чистую энергию, их продуктивность легко регулируется изменением потока воды, но стоимость строительства таких станций достаточно высока, они неэффективны в равнинных районах, а создаваемые водохранилища затопляют большие участки территории.

Атомные электростанции производят примерно 16% электроэнергии. Несмотря на возможные риски в использовании энергии атома – так, в 2011 году произошла авария на японской станции Фукусима, – строительство АЭС продолжается и в Японии, и в Китае, Республике Корея, Индии. Это связано с экономичностью и обеспеченностью АЭС ядерным топливом. Его производят Канада, Австралия, Россия, Казахстан, Намибия, Нигер. Выбросы в атмосферу на АЭС также отсутствуют. Недостатком атомной станции является тепловое загрязнение, связанное с необходимостью использования больших объёмов технической воды для охлаждения реактора, а также возможность аварии и связанного с этим радиационного заражения территории.

Альтернативные источники энергии используются при производстве всего 1% электроэнергии мира. Так, солнечные электростанции (СЭС) работают в Китае, Германии, Японии, США. Ветровая энергия (ВЭУ) вырабатывает энергию в Китае, США, Германии, Испании, Индии. Приливные электростанции функционируют во Франции, Республике Корея, Великобритании, Канаде, России, Китае. Геотермальные электростанции (ГеоТЭС) эффективно работают в США, Мексике, Филиппинах, Исландии, Италии, Новой Зеландии, Индонезии и России.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля

  1. Пользуясь данными таблицы (рисунок 1), рассчитайте, на сколько лет хватит угля США, России, Австралии, Индии, Украине. Ответы внесите в соответствующие ячейки, округлив полученный результат до целого числа. При верном выполнении задания вы увидите рейтинг стран – лидеров по экспорту угля в 2016 году.

Рисунок 1 – Топливные ресурсы – уголь

Для выполнения задания необходимо:

  1. для удобства расчётов перевести единицы измерения запасов угля в миллионы тонн. Для этого нужно добавить к значениям запасов добычи три нуля. Для США: 445 млрд. т = 445000 млн. т;
  2. разделить показатель запасов угля на показатель добычи для каждой из указанных стран. Для США: 445000 / 1020 = 436,27 лет;
  3. округлить ответ до целого числа и записать его в соответствующую ячейку. Для США: 436, 27 лет – 436 лет.

Ответ: США – 436; Россия – 808; Австралия – 414; Индия – 236; Украина – 626.

  1. Используя данные инфографики (рисунок 2), нанесите на интерактивную контурную карту азиатские страны – лидеры по экспорту угля в 2016 году.

Рисунок 2 – Экспорт угля в 2016 году

Для выполнения задания необходимо выделить из перечня страны Азии и отметить их на контурной карте условным знаком.

Ответ представлен на рисунке 3.

Рисунок 3 – Ответ

Основная и дополнительная литература по теме урока:

  1. Максаковский В. П. География. 10-11 кл. Учебник. Базовый уровень. (ФГОС). – М.: Просвещение, 2017. – 416 с. : ил.
  2. Родионова И. А., Елагин С. А., Холина В. Н., Шолудько А. Н. Экономическая, социальная и политическая география: мир, регионы, страны. Учебно-справочное пособие / Под ред. проф. И. А. Родионовой. – М.: Экон-Информ, 2008. – 492 с.
  3. География: справочник для старшеклассников и поступающих в вузы. – 2-е изд., испр. и дораб. – М.: АСТ-ПРЕСС ШКОЛА, 2008. – 656 с.

Открытые электронные ресурсы по теме урока:

  1. Сайт агентства РИА-Новости [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ria.ru/infografika/20131126/979706563.html
  2. Мировое потребление энергии на сайте Википедия [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/
  3. Электронный словарь энергетика [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://erusds.ru/slovar-energetika/

Trojden | ТЭК: электроэнергетика: Домогацких Е. М.

Вспомните: 1. Какие реки России являются наиболее полноводными? 2. В какой части страны они расположены?

Особенности отрасли. Электроэнергетика объединяет процессы выработки и передачи электроэнергии. Продукция этой отрасли весьма специфическая — электрическая энергия. Специфика состоит в том, что её почти невозможно накапливать. Следовательно, произведённую электроэнергию нужно сразу же направлять потребителям. Поэтому-то в состав отрасли входят не только сотни электростанций, но и десятки тысяч километров линий электропередачи.

Работа современного предприятия любой отрасли хозяйства невозможна без электричества. Уровень обеспеченности страны электроэнергией определяет степень развития её экономики. Причём электроэнергетика способна воздействовать и на размещение производства, и на набор отраслей в том или ином районе.

В России ежегодно вырабатывается более 900 млрд кВт • ч электроэнергии. Страна занимает четвёртое место в мире по выработке электроэнергии, уступая только США, Японии и Китаю.

Типы электростанций. Основная часть электроэнергии в стране производится на тепловых, гидравлических и атомных электростанциях (рис. 54).

Рис. 54. Типы электростанций

65% вырабатываемой в стране электроэнергии дают тепловые электростанции (ТЭС).

Конструкция ТЭС довольно проста. Это паровой котёл, из которого пар под огромным давлением поступает к турбине. Струя пара вращает турбину, и это вращение преобразовывается в электроэнергию. На самом деле всё, конечно, сложнее, но основной принцип именно таков.

Почему тепловая энергетика лидирует в выработке электроэнергии в России? Связано это с высокой обеспеченностью страны топливными ресурсами и техническими условиями создания ТЭС (табл. 8).

Таблица 8. Плюсы и минусы создания электростанций разных типов

Типы электростанций

Плюсы

Минусы

ТЭС

Простота конструкции, невысокая стоимость строительства. Свободное размещение

Зависимость от поставок большого количества топлива. Использование невозобновимых топливных ресурсов. Экологически грязное производство

ГЭС

Самая дешёвая электроэнергия

Очень сложное и дорогое строительство. Привязанность к рекам. Тяжёлые экологические последствия для рек

АЭС

Относительно дешёвое строительство. Дешёвая электроэнергия. Свободное размещение. Экологически чистое производство

Потенциальная опасность. Негативное отношение населения к их строительству

Самые мощные из тепловых электростанций называются государственными районными электростанциями (ГРЭС). Мощность каждой из таких станций часто превышает 2 млн кВт. ГРЭС обычно строят в районах наибольшего потребления электроэнергии (Центральный, Уральский и Северо-Западный экономические районы), а также рядом с местами добычи дешёвого топлива (в основном на востоке страны). Сургутская, Костромская и Рефтинская ГРЭС являются наиболее крупными тепловыми электростанциями нашей страны.

Особый вид тепловых электростанций — это теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), которые производят не только электроэнергию, но и тепло (нагретый пар, горячую воду). В отличие от ТЭС теплоэлектроцентрали можно размещать только рядом с населёнными пунктами, так как расстояние, на которое можно подавать нагретый пар и горячую воду по трубам, невелико — максимум 20 км.

Гидравлические электростанции (ГЭС) используют энергию падающей воды. Их работа основана на использовании практически неисчерпаемого источника энергии.

Рис. 55. Плотина ГЭС

Строительство ГЭС — дело непростое. Необходимо перекрыть русло реки плотиной. За счёт этого создаётся перепад высот (рис. 55). По специальным каналам внутри плотины вода устремляется вниз и вращает турбину. Конечно, плотина — важнейший, но не единственный элемент ГЭС; при ней создаётся целый гидроузел (рис. 56). В результате строительство ГЭС занимает много времени и требует огромных средств. Но зато после постройки эксплуатация ГЭС больших затрат не требует. Ведь ГЭС использует бесплатную энергию реки, а её работой управляет смена, состоящая всего из нескольких операторов. В результате оказывается, что производимая ГЭС электроэнергия примерно в 5—6 раз дешевле той, что вырабатывается на тепловых электростанциях.

Рис. 56. Гидроузел

Запасы гидроэнергоресурсов неравномерно распределены по территории России. Более 2/3 этих ресурсов находится в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. Многоводность сибирских рек, наличие скальных оснований позволяют возводить здесь высокие плотины и строить мощные ГЭС. Самая мощная в стране электростанция — Саяно-Шушенская ГЭС (6,4 млн кВт) — построена в верхнем течении Енисея. Она входит в число крупнейших ГЭС мира.

Чтобы максимально использовать энергию реки, на ней часто строят не одиночную электростанцию, а каскад ГЭС. Каскад — это группа ГЭС, расположенных по течению водного потока для последовательного использования энергии реки. Крупнейшие каскады созданы на Енисее и его притоке Ангаре, а также на Волге и Каме. Один только Ангаро-Енисейский каскад даёт половину электроэнергии, производимой ГЭС в нашей стране. Волго-Камский каскад вырабатывает 25% этой энергии.

Строительство многочисленных гидроэлектростанций на равнинных реках наряду с очевидными плюсами (выработка дешёвой электроэнергии, улучшение условий судоходства и орошения в сельском хозяйстве) имело и отрицательные последствия. Главное из них заключается в том, что водохранилища, формирующиеся при строительстве плотин ГЭС, затапливают ценные сельскохозяйственные земли. Под водой оказалось и множество населённых пунктов, стоявших на берегах рек. Кроме того, это строительство привело к ухудшению экологической обстановки. Так, до строительства ГЭС на Волге её полный водообмен на участке от Рыбинска до Волгограда происходил за 50 суток, а теперь длится 450—500 суток. В «полустоячей» Волге, перекрытой плотинами, очень медленно идут процессы самоочищения воды, а ведь в волжский бассейн поступает почти 40% всех загрязнённых сточных вод страны.

Атомные электростанции (АЭС) появились в мировой энергетике сравнительно недавно. Первая атомная станция на планете была построена в СССР в 1954 г.

По своему устройству АЭС напоминают, как это ни странно, тепловые станции. В их конструкцию также входят паровой котёл, турбина. Вот только высокая температура в котле создаётся не в результате сжигания топлива, а благодаря управляемой ядерной реакции, происходящей в специальных атомных реакторах.

Для работы АЭС в течение года требуется всего несколько килограммов ядерного топлива. В отличие от тепловых электростанций, АЭС не дают выбросов в атмосферу, ведь на них ничего не горит. Поэтому можно считать АЭС экологически чистыми предприятиями, но это, конечно, при нормальной безаварийной работе. Авария же на атомной электростанции может обернуться страшной трагедией для населения значительных территорий.

Доля АЭС в выработке электроэнергии страны составляет около 15%. Крупнейшие АЭС в основном расположены в районах, где отсутствуют полноводные реки и значительные запасы топлива.

Во всём мире возрастает интерес к электростанциям, использующим неисчерпаемые источники энергии. Такие источники называют альтернативными. Есть они и в нашей стране. На Камчатке построена геотермальная электростанция (ГеоТЭС), использующая внутреннее тепло Земли, а на побережье Белого моря действует приливная электростанция (ПЭС), использующая энергию морских приливов.

Единая энергетическая система. Многочисленные тепловые, атомные и гидроэлектростанции России объединены линиями высоковольтных электропередач в Единую энергетическую систему (ЕЭС). ЕЭС России — крупнейшая в мире энергосистема. Она была создана в период существования СССР, поэтому связана линиями электропередачи с энергосистемами Казахстана, Украины, Белоруссии, Армении, Грузии и Азербайджана. В настоящее время ЕЭС бывшего СССР превратилась в межгосударственную.

Роль ЕЭС очень велика, ведь наша страна расположена во многих часовых поясах. Поэтому потребность в энергии в разных частях страны различна. Единая система даёт возможность перебрасывать электроэнергию из одного района в другой в зависимости от пика её потребления в том или ином районе.

ПОВТОРИМ ГЛАВНОЕ

  • 1. Электроэнергетика объединяет процессы выработки и передачи электроэнергии. По выработке электроэнергии Россия занимает четвёртое место в мире, уступая только США, Японии и Китаю.
  • 2. Существуют три основных типа электростанций: тепловые (ТЭС), гидравлические (ГЭС) и атомные (АЭС). В России ТЭС дают 65% электроэнергии.
  • 3. Наиболее мощными электростанциями являются гидравлические. Самая крупная в стране электростанция — Саяно-Шушенская ГЭС, построенная на Енисее.
  • 4. Первая в мире атомная станция была построена в СССР. Сейчас АЭС вырабатывают 15% электроэнергии страны.
  • 5. Электростанции страны объединены в Единую энергетическую систему (ЕЭС), которая позволяет в зависимости от потребностей перебрасывать электроэнергию из одного района в другой.

ПРОВЕРИМ ЗНАНИЯ

1. Какие процессы объединяет электроэнергетика? 2. Назовите основные типы электростанций. 3. Какое место в мире по выработке электроэнергии занимает Россия? 4. Какая электростанция самая мощная в нашей стране?

А ТЕПЕРЬ БОЛЕЕ СЛОЖНЫЕ ВОПРОСЫ

1. В чём преимущества и недостатки гидравлических электростанций по сравнению с тепловыми? 2. Каковы плюсы и минусы атомных электростанций? 3. В чём выгоды строительства каскадов ГЭС?

ПОРАБОТАЕМ С КАРТОЙ

1. Пользуясь картами атласа, назовите электростанции, входящие в состав Волго-Камского и Ангаро-Енисейского каскадов ГЭС. 2. Какая атомная электростанция работает в Поволжье? 3. В каких экономических районах нет атомных электростанций?



Принцип работы ТЭЦ, устройство ТЭС

Принцип работы теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) основан на уникальном свойстве водяного пара – быть теплоносителем. В разогретом состоянии, находясь под давлением, он превращается в мощный источник энергии, приводящий в движение турбины теплоэлектростанций (ТЭС) — наследие такой уже далекой эпохи пара.

Первая тепловая электростанция была построена в Нью-Йорке на Перл-Стрит (Манхэттен) в 1882 году. Родиной первой российской тепловой станции, спустя год, стал Санкт-Петербург. Как это ни странно, но даже в наш век высоких технологий ТЭС так и не нашлось полноценной замены: их доля в мировой энергетике составляет более 60 %.

И этому есть простое объяснение, в котором заключены достоинства и недостатки тепловой энергетики. Ее «кровь» — органическое топливо – уголь, мазут, горючие сланцы, торф и природный газ по-прежнему относительно доступны, а их запасы достаточно велики.

Большим минусом является то, что продукты сжигания топлива причиняют серьезный вред окружающей среде. Да и природная кладовая однажды окончательно истощится, и тысячи ТЭС превратятся в ржавеющие «памятники» нашей цивилизации.

Принцип работы

Для начала стоит определиться с терминами «ТЭЦ» и «ТЭС». Говоря понятным языком – они родные сестры. «Чистая» теплоэлектростанция – ТЭС рассчитана исключительно на производство электроэнергии. Ее другое название «конденсационная электростанция» – КЭС.

Теплоэлектроцентраль – ТЭЦ — разновидность ТЭС. Она, помимо генерации электроэнергии, осуществляет подачу горячей воды в центральную систему отопления и для бытовых нужд.

Схема работы ТЭЦ достаточно проста. В топку одновременно поступают топливо и разогретый воздух — окислитель. Наиболее распространенное топливо на российских ТЭЦ – измельченный уголь. Тепло от сгорания угольной пыли превращает воду, поступающую в котел в пар, который затем под давлением подается на паровую турбину. Мощный поток пара заставляет ее вращаться, приводя в движение ротор генератора, который преобразует механическую энергию в электрическую.

Далее пар, уже значительно утративший свои первоначальные показатели – температуру и давление – попадает в конденсатор, где после холодного «водяного душа» он опять становится водой. Затем конденсатный насос перекачивает ее в регенеративные нагреватели и далее — в деаэратор. Там вода освобождается от газов – кислорода и СО2, которые могут вызвать коррозию. После этого вода вновь подогревается от пара и подается обратно в котел.

Теплоснабжение

Вторая, не менее важная функция ТЭЦ – обеспечение горячей водой (паром), предназначенной для систем центрального отопления близлежащих населенных пунктов и бытового использования. В специальных подогревателях холодная вода нагревается до 70 градусов летом и 120 градусов зимой, после чего сетевыми насосами подается в общую камеру смешивания и далее по системе тепломагистралей поступает к потребителям. Запасы воды на ТЭЦ постоянно пополняются.

Как работают ТЭС на газе

По сравнению с угольными ТЭЦ, ТЭС, где установлены газотурбинные установки, намного более компактны и экологичны. Достаточно сказать, что такой станции не нужен паровой котел. Газотурбинная установка – это по сути тот же турбореактивный авиадвигатель, где, в отличие от него, реактивная струя не выбрасывается в атмосферу, а вращает ротор генератора. При этом выбросы продуктов сгорания минимальны.

Новые технологии сжигания угля

КПД современных ТЭЦ ограничен 34 %. Абсолютное большинство тепловых электростанций до сих пор работают на угле, что объясняется весьма просто — запасы угля на Земле по-прежнему громадны, поэтому доля ТЭС в общем объеме выработанной электроэнергии составляет около 25 %.

Процесс сжигания угля многие десятилетия остается практически неизменным. Однако и сюда пришли новые технологии.

Чистое сжигание угля (Clean Coal)

Особенность данного метода состоит в том, что вместо воздуха в качестве окислителя при сжигании угольной пыли используется выделенный из воздуха чистый кислород. В результате, из дымовых газов удаляется вредная примесь – NОx. Остальные вредные примеси отфильтровываются в процессе нескольких ступеней очистки. Оставшийся на выходе СО2 закачивается в емкости под большим давлением и подлежит захоронению на глубине до 1 км.

Метод «oxyfuel capture»

Здесь также при сжигании угля в качестве окислителя используется чистый кислород. Только в отличие от предыдущего метода в момент сгорания образуется пар, приводящий турбину во вращение. Затем из дымовых газов удаляются зола и оксиды серы, производится охлаждение и конденсация. Оставшийся углекислый газ под давлением 70 атмосфер переводится в жидкое состояние и помещается под землю.

Метод «pre-combustion»

Уголь сжигается в «обычном» режиме – в котле в смеси с воздухом. После этого удаляется зола и SO2 – оксид серы. Далее происходит удаление СО2 с помощью специального жидкого абсорбента, после чего он утилизируется путем захоронения.

Пятерка самых мощных теплоэлектростанций мира

Первенство принадлежит китайской ТЭС Tuoketuo мощностью 6600 МВт (5 эн/бл. х 1200 МВт), занимающей площадь 2,5 кв. км. За ней следует ее «соотечественница» — Тайчжунская ТЭС мощностью 5824 МВт. Тройку лидеров замыкает крупнейшая в России Сургутская ГРЭС-2 – 5597,1 МВт. На четвертом месте польская Белхатувская ТЭС – 5354 МВт, и пятая – Futtsu CCGT Power Plant (Япония) – газовая ТЭС мощностью 5040 МВт.

Сургутская ГРЭС-2

Виды приливных электростанций и особенности их работы

Тепловые электростанции подразделяются на:

— газотурбинные;

— котлотурбинные;

— комбинированного цикла;

— на базе парогазовых установок;
— на основе поршневых двигателей.

Котлотурбинные ТЭС, в свою очередь делятся на конденсационные (КЭС или ГРЭС) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).

Похожие главы из других книг:

12. АРИЗ Ранние алгоритмы(разбор примеров)Кудрявцев А. В.АРИЗ — один из основных инструментов теории решения изобретательских задач. С 1961 г. он прошел большой путь развития, превратился из простого и короткого списка инструкций в развернутый, детализированный метод

5.7.2. ПЕРЕДВИЖНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯРазвитие электроэнергетики в полевых частях сухопутных войск в значительной мере определялось основополагающим требованием мобильности. Первая русская передвижная электростанция была создана в 1913 г. для

Теплоснабжение

Вторая, не менее важная функция ТЭЦ – обеспечение горячей водой (паром), предназначенной для систем центрального отопления близлежащих населенных пунктов и бытового использования. В специальных подогревателях холодная вода нагревается до 70 градусов летом и 120 градусов зимой, после чего сетевыми насосами подается в общую камеру смешивания и далее по системе тепломагистралей поступает к потребителям. Запасы воды на ТЭЦ постоянно пополняются.

Энергетика

Энергетика — область общественного производства, охватывающая энергетические ресурсы, выработку, преобразование, передачу и использование различных видов энергии. Энергетика каждого государства функционирует в рамках созданных соответствующих энергосистем.

Её целью является обеспечение производства энергии путём преобразования первичной, природной, энергии во вторичную, например в электрическую или тепловую энергию. При этом производство энергии чаще всего происходит в несколько стадий:

  • получение и концентрация энергетических ресурсов, примером может послужить добыча, переработка и обогащение ядерного топлива;
  • передача ресурсов к энергетическим установкам, например доставка мазута на тепловую электростанцию;
  • преобразование с помощью электростанций первичной энергии во вторичную, например химической энергии угля в электрическую и тепловую энергию;
  • передача вторичной энергии потребителям, например по линиям электропередачи.

Энергетика как наука, в соответствии с номенклатурой специальностей научных работников, утверждённой Министерством образования и науки Российской Федерации, включает следующие научные специальности:

  • Энергетические системы и комплексы;
  • Электрические станции и электроэнергетические системы;
  • Ядерные энергетические установки;
  • Промышленная теплоэнергетика;
  • Энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии;
  • Техника высоких напряжений;
  • Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты.

Преимущества и недостатки

Любая электрическая станция обладает как определенными достоинствами, так и некоторыми недостатками. Причины такой ситуации могут зависеть от технологических процессов, человеческого фактора и природных явлений.

Таблица. Плюсы и минусы ТЭС, ГЭС, АЭС.

Вид электростанции Достоинства Недостатки
Тепловая 1. Небольшая цена на энергоноситель. 2. Малые капитальные вложения. 3. Не имеют конкретной привязки к какому-нибудь району. 4. Низкая себестоимость электроэнергии. 5. Все оборудование занимает небольшую площадь. 1. Сильное загрязнение окружающей среды. 2. Большие эксплуатационные расходы.
Гидравлическая 1. Отсутствует необходимость добычи и доставки энергоносителя. 2. Не загрязняет близлежащие районы. 3. Управление водяными потоками. 4. Высокая надежность функционирования. 5. Легкое техническое обслуживание и небольшая себестоимость электроэнергии. 6. Возможность дополнительно использовать природные ресурсы. 1. Подтопление плодородных земель. 2. Большая занимаемая площадь.
Атомная 1. Малое количество вредных выбросов. 2. Небольшой объем энергоносителя. 3. Высокая мощность на выходе. 4. Низкие издержки для получения электроэнергии. 1. Вероятность опасного облучения. 2. Выходная мощность не регулируется. 3. Катастрофические последствия при аварии. 4. Высокие капитальные вложения.

Нетрадиционные электростанции (солнечные, геотермальные, приливные, ветровые и др.) в России используются в небольшом количестве.

Несмотря на недостатки, которые в основном связаны с непостоянством природных явлений, высокой стоимостью и малой выходной мощностью, за альтернативными установками – интересное и перспективное будущее.

Предыдущая

ГеографияИндонезия — географическое положение, общая характеристика и экономика страны

Следующая

ГеографияАСЕАН — структура, функции и задачи организации

Как работают ТЭС на газе

По сравнению с угольными ТЭЦ, ТЭС, где установлены газотурбинные установки, намного более компактны и экологичны. Достаточно сказать, что такой станции не нужен паровой котел. Газотурбинная установка – это по сути тот же турбореактивный авиадвигатель, где, в отличие от него, реактивная струя не выбрасывается в атмосферу, а вращает ротор генератора. При этом выбросы продуктов сгорания минимальны.

Основные технологические процессы в электроэнергетике

Производство электроэнергии в России базируется на трёх китах энергетической системы. Это атомная, тепловая и гидроэнергетика.

Три вида генерирования электричества

Электростанция Топливо Генерация
ТЭС Уголь, мазут Получение пара от сгорания топлива, который движет турбины генераторов
ГЭС Потенциальная энергия потока воды Движение турбин под напором воды
АЭС Урановые сердечники Получение пара от тепла ядерной реакции. Энергия пара движет генераторные паротурбины

Отрасли промышленности электроэнергетики

Список промышленных источников производства электрической энергии состоит из 4 отраслей энергетики:

  • атомная;
  • тепловая;
  • гидроэнергетика;
  • альтернативная.

Атомная энергетика

Эта отрасль энергодобычи является на сегодня самым эффективным способом получения электричества за счёт ядерной реакции. Для этого используют очищенный уран. Сердцем станции является атомный реактор.

Схема работы ядерного реактора

Источниками тепла являются ТВЭЛы (тепловыделяющие элементы). Они представляют собой тонкие длинные циркониевые трубки, в которых помещены урановые таблетки. Их объединяют в группы – ТВС (тепловыделяющая сборка). Ими загружают корпус реактора, в теле которого размещены трубы с водой. Во время ядерного распада урана происходит выделение тепла, которое нагревает воду в первичном контуре до 3200.

Пар поступает на лопасти турбин, которые вращают генераторы переменного тока. Электричество через трансформаторы попадает в общую энергетическую систему.

Обратите внимание! Помня о трагедии Чернобыля, учёные всего мира совершенствуют систему безопасности работы АЭС. Последние разработки в атомной энергетике обеспечивают практически 100% безвредность атомных электростанций.

Вид на АЭС

Тепловая энергетика

Тепловые электростанции работают по принципу сжигания природного топлива: угля, газа и мазута. Вода, проходящая по трубопроводам через котлы, превращается в пар и в дальнейшем подаётся на лопасти генераторных турбин.

Дополнительная информация. За 4 года эксплуатации одной группы ТВЭЛов вырабатывается такое количество электроэнергии, для получения которого ТЭС потребуется сжечь 730 цистерн природного газа, 600 вагонов угля или 900 нефтеналивных железнодорожных танкеров.

Помимо этого, тепловые электростанции сильно ухудшают экологическую обстановку в районах месторасположения. Продукты горения топлива сильно загрязняют атмосферу. Лишь только станции, работающие на газотурбинных установках, отвечают требованиям экологической чистоты.

Гидроэнергетика

Примерами эффективного применения гидроэнергетики являются Асуанская, Саяно-Шушенская ГЭС и др. Самые экологичные электростанции, использующие кинетическую энергию движения воды, не производят никаких вредных выбросов в окружающую природу. Однако массовое возведение гидросооружений ограничено совокупностью обстоятельств. Это наличие определённой величины природного водного потока, особенностью рельефа местности и многое другое.

ГЭС

Альтернативная энергетика

Научно-техническая революция не замирает ни на минуту. Каждый день приносит новшества в получение электрического тока. Пытливые умы постоянно заняты поисками новых технологий выработки электроэнергии, которые выступают в роли альтернативы традиционным способам получения электричества.

Следует упомянуть ветровые генераторы, приливные морские станции и солнечные батареи. Наряду с этим, появились устройства, вырабатывающие электроток, используя тепло разложения бытовых отходов, продуктов жизнедеятельности крупного рогатого скота. Есть такие устройства, которые используют температурную разницу различных слоёв грунта, щелочную и кислотную среду почвы на разных уровнях. Альтернативные источники электроэнергии объединяет одно – это несопоставимость выработанного количества энергии с объёмами электричества, которые получают традиционными способами (АЭС, ТЭС и ГЭС).

Передача и распределение электрической энергии

Независимо от устройства электростанций, их энергия поставляется в единую энергосистему страны. Передаваемая электроэнергия поступает на распределительные подстанции, оттуда уже доходит до самих потребителей. Передача электричества от производителей осуществляется воздушным путём через линии электропередач. На короткие дистанции ток проходит в кабеле, который прокладывают под землёй.

Дизельные электростанции

Для работы дизельных электростанций, которые называют ДЭС, используются различные виды жидкого топлива. Основой системы является дизель-генератор, включающий в себя дизельный двигатель, электрический генератор, системы смазки и охлаждения, пульт управления.

Данные установки применяются как альтернативные в отдаленных районах, где являются основными источниками электроэнергии. Как правило, подведение стационарных ЛЭП в такие места экономически не выгодно. Кроме того, дизельные электростанции служат аварийными или резервными источниками питания, когда потребители не должны отключаться от электроснабжения.

Виды дизельных электростанций могут быть стационарными (4-5 тысяч кВт) и мобильными (12-1000 кВт). Благодаря небольшим размерам, они могут размещаться в небольших зданиях и помещениях. Эти станции постоянно готовы к пуску, а сам процесс запуска не занимает много времени. Большинство функций установок автоматизировано, а остальные легко переводятся в автоматический режим. Основным недостатком дизельных станций является привозное горючее и все мероприятия, связанные с его доставкой и хранением.

Потребление электрической энергии

С появлением новых промышленных объектов, вводом в эксплуатацию жилых комплексов и зданий гражданского назначения потребление электроэнергии с каждым днём возрастает. Практически ежегодно на территории России входят в строй новые электростанции, или существующие предприятия пополняются новыми энергоблоками.

Нетрадиционные источники электроэнергии

Нетрадиционные источники представлены геотермальными электростанциями (рис. 1), работающими на тепловой энергии, поступающей из земных недр. Чем глубже от поверхности земли, тем выше температура данного слоя. В России такие установки построены на Камчатке и на Курильских островах.

Существуют конструкции приливных электростанций (рис. 2), которые функционируют от энергии, создаваемой приливами и отливами в самом узком месте искусственного залива, отсеченного от моря. В качестве примера можно привести опытную Кислогубскую ПЭС, возведенную на Кольском полуострове.

Классификация электростанций включает в себя солнечные и ветровые альтернативные установки (рис. 3). Все виды таких систем обеспечивают электроэнергией небольшие предприятия и производства, используются в частном секторе для удовлетворения бытовых потребностей. В основном, это районы и места, где отсутствует централизованное электроснабжение и нет возможности подключиться к обычным ЛЭП.

Почему ГЭС не уничтожат человечество

Аудиоверсия материала:

Фото: Олег Королев

В третьем тысячелетии человечество наконец начало понимать: никто не гарантирует ему, что с планетой все будет хорошо. Будущее зависит от человеческих решений и действий. Осознав это, люди попытались закрепить свое новое мироощущение в нормативных актах: было принято Парижское соглашение по климату, а в национальном законодательстве многих стран появились нормы, призванные регулировать вредное воздействие человека на природу.

Естественная реакция на новую реальность — развитие безуглеродной энергетики, то есть электростанций, которые не используют органическое топливо и не выбрасывают парниковые газы. Старейшая отрасль такой энергетики, изначально, еще с XIX столетия конкурировавшая с ТЭС, — это гидроэнергетика. Но странным образом именно на гидроэнергетике нередко сфокусирована критика экологических организаций, призывающих отказать им в статусе «истинного возобновляемого источника энергии». А этот вопрос имеет самое практическое значение — от признания и квалификации гидроэлектростанций как ВИЭ напрямую зависит распространение на них предусмотренных международными соглашениями и национальными законами мер поддержки. А значит, и перспективы гидроэнергетической отрасли.

Водный ресурс: факты

По степени технологической зрелости гидроэнергетику невозможно сравнивать с другими ВИЭ. Главное отличие в том, что мощность, генерируемая на ГЭС, уже сейчас удовлетворяет значительную долю энергетических потребностей человечества.

Вот несколько фактов, свидетельствующих о том, насколько гидроэнергетика вошла в нашу жизнь:

  • Сегодня гидроэнергетика обеспечивает 17% мировой выработки электроэнергии.
  • Среди ВИЭ на гидроэлектростанции приходится 70% (остальные 30% делят между собой солнечная, ветровая, геотермальная и другие виды энергетики).
  • Три крупнейшие электростанции мира — это ГЭС.
  • Самая мощная электростанция мира, китайская «Три ущелья», имеет мощность 22,5 ГВт. Это в 2,7 раза выше, чем у самой мощной АЭС, и в 3,4 раза — чем у самой мощной ТЭС.
  • В Канаде, Норвегии, Швеции и некоторых других странах гидроэнергетика обеспечивает более половины потребностей в электроэнергии.

Гидроэнергетика — зрелая отрасль, давно миновавшая фазу экспериментов и инноваций. Именно это, парадоксальным образом, побуждает экспертов-экологов относиться к ней с большим подозрением. Возможно, если солнечная энергетика достигнет тех самых 17% мировой энерговыработки, которыми могут похвалиться ГЭС, к ней тоже появится множество претензий: не влияют ли солнечные батареи на баланс местных экосистем? Безопасна ли утилизация отработанных фотоэлементов? Но пока солнечная энергетика проживает свое счастливое детство, и к ней никто не придирается. А вот гидроэнергетика — взрослая, и она должна сама за себя отвечать. Насколько обоснованы предъявляемые к ней претензии?

Итак, губят ли ГЭС природу?

Фото: Олег Королев
 

Аргумент 1. Водохранилища вызывают перестройку экосистем

Это так, но всегда ли эти изменения можно оценивать как негативные?

Создание водохранилища в немалой степени дублирует естественный процесс образования озер. Хороший пример — образование Сарезского озера в Таджикистане, которое возникло в 1911 году в результате перекрытия крупным оползнем русла реки Бартанг. Наполнение этого природного водохранилища глубиной более 500 м заняло 15 лет. Для сравнения: высота самой большой плотины, созданной человеком, составляет 305 м. Очевидно, что какие бы последствия для природы ни влекло строительство водохранилищ, в них нет ничего, с чем природа не умеет справляться.

При строительстве ГЭС наземная экосистема заменяется на экосистему водохранилища, которая очень похожа на экосистему природных озер, с поправкой на молодость водохранилища. Замена одной природной экосистемы на другую — это видоизменение, а не разрушение (как происходит, например, при разработке угольного карьера). Нередко создание нового водоема объективно обогащает ландшафт, повышает биоразнообразие территории в целом.

Проблемы могут возникнуть, если водохранилище затрагивает территорию обитания редких видов — в этих случаях принимаются меры по устранению негативного воздействия. Это может быть как отказ от проекта в целом, так и пересмотр его параметров. Еще один метод — переселение редких видов на новое место. В России он отработан на примере Нижне-Бурейской ГЭС.

Аргумент 2. Плотина преграждает путь проходным рыбам

Классический пример — осетровые и лососевые рыбы, которые идут на нерест из морей в реки. Это серьезная проблема, но пути ее решения за многие годы хорошо отработаны. Начнем с того, что проходные рыбы есть далеко не во всех реках — например, во впадающие в Северный Ледовитый океан сибирские реки ни лососи, ни осетры нереститься не идут. А это крупнейшие речные бассейны России — Обь, Енисей, Лена, где сосредоточена большая часть неиспользованного гидроэнергетического потенциала. В ряде случаев вопрос решается строительством рыбоходов, либо искусственным разведением рыб.

Часто гидроэлектростанции обвиняют в исчезновении осетровых на Волге. При этом почему-то забывают, что после строительства Волжской ГЭС в течение 30 лет уловы не падали, а росли. Причина этого парадоксального на первый взгляд факта проста: одновременно с ГЭС были построены и эффективно работали рыбзаводы, выпускавшие мальков осетровых миллионами. Обвал уловов с конца 1980-х годов (который, кстати, произошел не только на Волге, но и на Урале, где никакие ГЭС нересту не мешают) произошел по причине кратного усиления браконьерского вылова, прогрессирующего загрязнения промышленными стоками и подрыва кормовой базы осетровых организмами-вселенцами (биологическое загрязнение).

Водные экосистемы, как и наземные, при возникновении водохранилища перестраиваются — виды рыб, типичные для рек, постепенно сменяются видами, предпочитающими озера. В целом же рыбы становится больше — просто потому, что площадь водохранилища намного больше площади русла реки, а соответственно, значительно больше и кормовая база рыб.

Фото: Олег Королев
 

Аргумент 3. Водохранилище выделяет парниковые газы

Наверное, это самый коварный удар по гидроэнергетике — обвинить ее ровно в том недуге, от которого она сулила избавить человечество. Если водохранилища и впрямь вносят вклад в глобальное потепление, это очень серьезный аргумент.

К счастью, он опровергнут. Действительно, существенная часть органики, попадающей в водохранилище со стоком впадающих в него рек либо образующаяся в самом водохранилище в результате развития растений и водорослей, разлагается с образованием углекислого газа. Но эта органика разложилась бы и без всякого водохранилища, будь то на суше, в реке или в море, куда река впадает. У углерода, изъятого из атмосферы в результате фотосинтеза, могут быть всего две судьбы. Если биомасса разлагается в присутствии кислорода, углерод так или иначе вернется в атмосферу в виде СО2. Если же биомассу удается захоронить так, чтобы кислород до нее не добрался, углерод навсегда изымается из оборота, рано или поздно превращаясь в торф, уголь или неорганический карбонат. И именно донные отложения водохранилищ — один из возможных способов изъять из обращения побольше углерода.

По балансу углерода водохранилище является его чистым потребителем. Правда, в начальный период после затопления значительная часть затопленной органики активно разлагается, но уже через несколько лет водохранилище начинает вносить свой вклад в борьбу с глобальным потеплением. Вспомним о том, что именно увеличение поверхности океанов — важнейший элемент отрицательной обратной связи, сдерживающей потепление в результате парникового эффекта. В этом смысле любое водохранилище работает как маленький океан.

Есть еще одна проблема: выделение из водохранилищ парникового метана. Этот вопрос недостаточно изучен, но, видимо, такой эффект если и актуален, то в основном для тропиков. Кроме того, метан довольно быстро разрушается в атмосфере естественным путем.

Аргумент 4. Крупные гидросистемы меняют климат

В конце ХХ века именно волжскую гидросистему часто обвиняли в том, что климат Московской области и Среднерусской возвышенности, обычно умеренно-континентальный, начал приобретать черты умеренно-морского. Впрочем, вскоре эти подозрения были развеяны: наблюдаемые изменения климата оказались частью циклического процесса, происходившего задолго до постройки ГЭС на Волге. В настоящее время нет никаких подтверждений того, что влияние водохранилища распространяется дальше, чем на несколько километров. Эффект связан с тем, что водохранилище благодаря высокой теплоемкости воды является своеобразным аккумулятором тепла. В результате зимы становятся чуть теплее, лето чуть холоднее, в Ульяновске помидоры перестают вызревать в открытом грунте, но никакого глобального воздействия на погоду не отмечено.

Аргумент 5. Водохранилища провоцируют землетрясения

Как бы безумно это ни звучало, но такой эффект действительно наблюдается. Как правило, речь идет о незначительных толчках, фиксируемых лишь приборами. В России не произошло ни одного серьезного землетрясения, связанного с заполнением водохранилищ.

Аргумент 6. Водохранилища разрушают традиционный уклад

Часто вспоминают о том, что при строительстве крупных водохранилищ на Волге и других реках были переселены десятки тысяч человек. При этом забывается тот факт, что создание этих гидроэлектростанций было обусловлено объективными социально-экономическими условиями того времени и являлось на тот момент оптимальным вариантом. Строительство новых гидроэлектростанций в настоящее время планируется главным образом в малообжитых, а то и вовсе безлюдных территориях Восточной Сибири и Дальнего Востока.

Всего несколько крупных гидроэлектростанций способны в кратчайшие сроки кардинально изменить жизнь миллионов людей, обеспечив доступ к дешевой электроэнергии и чистой питьевой воде. Крупная гидроэнергетика становится драйвером развития промышленности и буквально выталкивает отсталые страны и регионы в индустриальную эпоху. Так, Асуанская ГЭС сильно изменила к лучшему жизнь Египта, ГЭС Гури — Венесуэлы, а прямо сейчас строительство мощных ГЭС меняет облик одной из самых бедных стран мира — Эфиопии. Именно строительство крупных ГЭС в свое время преобразило Восточную Сибирь, превратив Иркутскую область и Красноярский край в передовые промышленные регионы.

Социально-экономические преимущества гидроэнергетики особенно ярко проявляются в развивающихся странах. При значительных первоначальных вложениях гидроэлектростанция быстро окупается благодаря очень низкой себестоимости электроэнергии. Помимо выработки электроэнергии, водохранилища ГЭС обеспечивают водоснабжение, орошение засушливых земель, работу крупнотоннажного водного транспорта, защиту от наводнений.

Фото: Олег Королев
 

Вердикт

Продолжать споры можно бесконечно, но, чтобы начать действовать, необходимо зафиксировать какой-то консенсус. После тщательного изучения вопроса мировые финансовые институты, в частности, Всемирный банк, признали гидроэнергетику возобновляемым источником энергии и выразили ей свою поддержку.

Показателен пример экспертизы этой организацией проекта крупной Рогунской ГЭС в Таджикистане, с потенциально самой высокой плотиной в мире. Против ее возведения активно выступал соседний Узбекистан, приводя множество аргументов, в том числе и экологического плана. После нескольких лет изучения вопроса Всемирный банк признал Рогунскую ГЭС эффективным и безопасным проектом, и осенью 2016 года на ее строительстве президент Таджикистана лично, управляя бульдозером, перекрыл реку Вахш.

Признание гидроэнергетики одним из (и важнейшим) ВИЭ открывает возможность для принятия мер в ее поддержку. Отчасти они реализованы уже сейчас: так, в России малые (мощностью до 25 МВт) гидроэлектростанции наряду с солнечной и ветровой энергетикой участвуют в конкурсном отборе проектов ВИЭ. Этот созданный государством механизм гарантирует окупаемость проектов электростанций на основе ВИЭ путем установления повышенной платы за предоставляемую ими электрическую мощность.

Мы живем в эпоху настоящего ренессанса гидроэнергетики — достаточно сказать, что из десяти крупнейших ГЭС мира половина заработала в последние 10–15 лет.

Альтернатива?

Является ли альтернативная возобновляемая энергетика (то есть в первую очередь солнечная и ветровая) конкурентом гидроэнергетике?

Солнечные и ветровые электростанции, при всех их преимуществах, имеют и существенный недостаток: их выработка нерегулируема, она зависит от изменяющихся погодных условий, таких как сила ветра и наличие облачности. В то же время энергосистема живет по своим законам. Утром энергопотребление больше, чем ночью, в рабочие дни — больше, чем в выходные. Возникает необходимость в источнике энергии, который мог бы балансировать спрос и предложение, быстро изменять мощность в соответствии с колебаниями как выработки, так и потребления. Именно гидроэлектростанции подходят для этого лучше всего — их мощность можно изменить меньше чем за минуту, что является уникальным преимуществом.

Благодаря своим техническим особенностям гидроэнергетика отлично сочетается с солнечной и ветровой энергетикой. Так, активное развитие ветроэнергетики в Дании (где она уже обеспечивает около половины энергопотребления) было бы затруднительно без гидроэлектростанций соседней Норвегии, с которой Дания соединена системой линий электропередачи. Это хорошо понимают и в Китае, который признан мировым лидером альтернативной возобновляемой энергетики. Вводя рекордные объемы мощностей на солнечных и ветровых электростанциях, китайцы не забывают подкреплять их столь же рекордными масштабами строительства ГЭС.

Этот путь открыт и для России. При всей своей зависимости от экспорта углеводородов страна обладает крупнейшим (вторым в мире) неиспользованным гидроэнергетическим потенциалом. Это не менее сильный козырь в мировой энергетической конкуренции, чем запасы ископаемого топлива. А по мере осознания стоящих перед человечеством экологических проблем он имеет все шансы стать главным. Дополнительные бонусы — освоение территорий Восточной Сибири и Дальнего Востока, где сосредоточены основные гидроресурсы, и получение ощутимых преимуществ в мировой экономике за счет низкой (и никак не зависящей от рыночной конъюнктуры) стоимости вырабатываемой ГЭС электроэнергии. Важно лишь понять, что никакого особого, отдельного будущего у страны нет. Или — будущее, общее со всем человечеством, основанное на возобновляемых источниках энергии и контроле за антропогенным воздействием на природу. Или уж тогда никакого.

При поддержке:

 

Hydroelectric Power: плюсы и минусы

Гидроэнергетика существует уже сотни лет, хотя и в разных формах. От водяных колес и деревянных валов до удивительных технологий, которые у нас есть сегодня, с использованием водозаборной, отводной и гидроаккумулирующей гидроэнергии.

В настоящее время это наиболее широко используемая из всех возобновляемых источников энергии во всем мире.

Что такое гидроэлектростанция?

Гидроэнергетика, HEP, представляет собой форму возобновляемой энергии. - энергия из источника, который не истощается при использовании, такого как ветер, солнце и вода.

Гидроэлектроэнергия улавливает энергию движения воды, например, текущей над водопадом, и преобразует ее в электричество.

Объявления

Это не новая концепция; Древние греки и китайцы построили огромные водяные колеса сотни лет назад и установили их в быстро текущих реках. Они поняли, что полезная энергия была создана, когда вода каскадировала с высокого уровня на более низкий.

Как энергия поступает из движущейся воды?

Гидроэлектроэнергия создается на электростанции.Один из самых крупных примеров - плотина Гувера.

Вместо того, чтобы полагаться только на кинетическую энергию - энергию, которую частица имеет в результате своего движения - растение полагается на силу воды, приводящую в движение турбину. Турбина приводит в действие генератор, который затем преобразует собранную энергию в электричество.

Произведенная электроэнергия питает завод, а избыток транспортируется в другие районы.

Как плотина производит электроэнергию

Плотина - это искусственный барьер, который ограничивает или останавливает поток воды для создания резервуара.

Гидроэнергетика используется вместе с плотинами для выработки электроэнергии.

Первоначально большая плотина была построена через озеро на очень большой высоте, чтобы сформировать водохранилище.

Генератор расположен на более низкой высоте, и управляемый нисходящий поток воды приводит в действие турбину и, в свою очередь, генератор. Генератор преобразует всю энергию в электричество.

Объявления Когда требуется больше электроэнергии, расход воды можно увеличить вручную для удовлетворения спроса.

Аналогичным образом, когда потребность уменьшается, расход воды может быть уменьшен.

Этот метод исключительно эффективен и предотвращает перепроизводство мощности.

В идеальном климате осадков всегда достаточно для пополнения запасов воды в водоеме. Когда лето было особенно засушливым, всегда есть запас электричества для питания насоса и возврата воды в гору.

Гидроэлектроэнергия

Электроэнергия, вырабатываемая из воды, является наиболее широко используемым возобновляемым источником энергии в мире.

Мировая установленная мощность гидроэлектростанций превышает 1 295 ГВт.

Это более 18% от общей установленной мощности по выработке электроэнергии в мире и более 54% от общей мощности по выработке возобновляемой энергии.

Использование гидроэлектроэнергии в США не соответствует этим тенденциям.

В стране насчитывается более 2 000 электростанций, на долю которых приходится 6,4% от общего объема производства электроэнергии.

Однако в 2019 году впервые за более чем десятилетие ветроэнергетика превзошла гидроэнергетику по выходной мощности.

На долю гидроэлектроэнергии по-прежнему приходится 25% всей возобновляемой энергии, используемой в Америке.

Плюсы гидроэнергетики

Использование гидроэнергии для выработки электроэнергии имеет много преимуществ:

Это возобновляемая энергия

Неисчерпаемый запас воды. Ископаемые виды топлива, такие как уголь, нефть и природный газ, даже уран, в конечном итоге закончатся.

Вода постоянно пополняется за счет дождя.

Чисто

Не горит как ископаемое топливо и, следовательно, не создает выбросов.Гидроэнергетика не выделяет никаких загрязняющих веществ, таких как сажа или диоксид серы.

Энергия воды не производит углекислый газ, парниковый газ. Считается, что CO2 от производства электроэнергии играет важную роль в изменении климата.

Безопаснее

Очевидно, что ядерная энергия опасна, побочные продукты которой вызывают серьезные проблемы с утилизацией. Гидроэнергетика таких проблем не представляет.

Дешево

Операционные расходы незначительны, вода постоянно находится в свободном доступе по сравнению с топливом, которое необходимо добывать из земли.

ОбъявленияЭто циклично

Тепло солнца испаряет воду с земли, выпавшую в виде дождя. Водяной пар конденсируется в атмосфере, пока капли воды не станут достаточно тяжелыми, чтобы упасть.

Цикл постоянный, что обеспечивает естественное пополнение резервуара.

Гибкий

Регулировать выработку электроэнергии просто, регулируя расход воды.

При низком энергопотреблении расход уменьшается.Это сохраняет уровни водохранилищ в пиковый период высокого потребления или засухи.

Надежно

Гидроэлектроэнергия обеспечивает постоянный источник энергии с небольшими колебаниями.

Минусы гидроэнергетики

Использование гидроэнергии для производства электроэнергии также имеет много недостатков:

Он имеет последствия для окружающей среды

Энергия воды может показаться экологически чистой. Это не обязательно так, поскольку для производства значительного количества электроэнергии требуется крупномасштабная плотина и строительство электростанции на реках и озерах.Это часто приводит к затоплению прилегающих земель.

Заболоченная собственность и земля дорого обходятся землевладельцам как в эмоциональном, так и в финансовом плане.

Бедствие для дикой природы

Когда естественный поток воды прерывается, воздействие на экосистемы, дикую природу и среду обитания может быть огромным.

Замедление движения воды приводит к естественному повышению температуры. К сожалению, это губительно для рыб и приводит к гибели многих.

Плотины также препятствуют миграции некоторых рыб.

Нарушение природы

Наиболее подходящие места для строительства плотин и электростанций - районы исключительной красоты. Огромный объем строительных работ ведется не только по возведению плотины, но и по установке подстанции и опор для транспортировки электроэнергии.

Также должна быть сеть дорог с интенсивным движением.

Все эти строительные работы часто приводят к снижению стоимости окружающей земли и собственности.

Это может быть не так без выбросов, как предполагалось ранее

По мере разложения растительности выделяется углекислый газ. Затопление и заболачивание быстро увеличивает скорость гниения, что может привести к попаданию вредного газа в атмосферу вблизи площадок ГЭС.

Дорогое строительство

Строительство любой электростанции стоит дорого, в том числе гидроэлектростанции.

Это несколько компенсируется нулевыми расходами на топливо, меньшим количеством сотрудников и низкими затратами на техническое обслуживание.

Засуха

Производство гидроэлектроэнергии и цены на энергию напрямую связаны с наличием воды. Продолжительные засухи могут иметь потенциально катастрофические последствия для производственных мощностей.

Последние мысли

Вся энергия, возобновляемая и невозобновляемая, имеет свои положительные и отрицательные стороны, плюсов и минусов гидроэнергетики не являются исключением.

Хотя предлагаемые участки трудно найти из-за отсутствия доступных водохранилищ и непомерных начальных затрат, популярность гидроэнергии по-прежнему растет с каждым годом.

Вероятно, это связано с тем, что он хорошо сочетается с другими возобновляемыми источниками энергии, он чист и способен удовлетворить пиковый спрос.

Каковы преимущества и недостатки геотермальной энергии?

1. Экологичность

Геотермальная энергия более экологически безопасна, чем традиционные источники топлива, такие как уголь и другие ископаемые виды топлива. Кроме того, у геотермальной электростанции низкий углеродный след. Хотя существует некоторое загрязнение, связанное с геотермальной энергией, оно относительно минимально по сравнению с ископаемым топливом.

2. Возобновляемая

Геотермальная энергия - это возобновляемый источник энергии, которого хватит до тех пор, пока Земля не будет разрушена Солнцем примерно через 5 миллиардов лет. Горячие резервуары на Земле пополняются естественным образом, что делает ее возобновляемой и устойчивой.

3. Огромный потенциал

Мировое потребление энергии в настоящее время составляет около 15 тераватт, что далеко от общей потенциальной энергии, получаемой из геотермальных источников. Хотя в настоящее время мы не можем использовать большинство резервуаров, есть надежда, что количество пригодных для эксплуатации геотермальных ресурсов будет увеличиваться с продолжающимися исследованиями и разработками в отрасли.В настоящее время предполагается, что геотермальные электростанции могут обеспечивать от 0,0035 до 2 тераватт энергии.

4. Устойчивый / стабильный

Геотермальная энергия обеспечивает надежный источник энергии по сравнению с другими возобновляемыми ресурсами, такими как энергия ветра и солнца. Это потому, что ресурс всегда доступен для использования, в отличие от энергии ветра или солнца.

5. Отопление и охлаждение

Для эффективного использования геотермальной энергии для производства электроэнергии требуется температура воды выше 150 ° C для привода турбин.В качестве альтернативы можно использовать разницу температур между поверхностью и наземным источником. Поскольку земля более устойчива к сезонным тепловым изменениям, чем воздух, она может действовать как теплоотвод / источник с геотермальным тепловым насосом всего в двух метрах от поверхности.

6. Надежный

Энергию, генерируемую этим ресурсом, легко подсчитать, поскольку она не колеблется так же, как другие источники энергии, такие как солнце и ветер. Это означает, что мы можем прогнозировать выходную мощность геотермальной установки с высокой степенью точности.

7. Топливо не требуется

Поскольку геотермальная энергия является природным ресурсом, топливо не требуется, например, ископаемое топливо, которое является ограниченным ресурсом, который необходимо добывать или иным образом извлекать из земли.

8. Rapid Evolution

В настоящее время ведутся активные исследования геотермальной энергии, а это означает, что создаются новые технологии для улучшения процесса получения энергии. Растет количество проектов по улучшению и развитию этой области промышленности.Благодаря такому быстрому развитию многие из нынешних недостатков геотермальной энергии будут смягчены.

1. Местоположение ограничено

Самым большим недостатком геотермальной энергии является то, что она зависит от местоположения. Геотермальные электростанции необходимо строить в местах, где доступна энергия, а это означает, что некоторые районы не могут использовать этот ресурс. Конечно, это не проблема, если вы живете в месте, где геотермальная энергия легко доступна, например, в Исландии.

2. Побочные эффекты, связанные с окружающей средой

Хотя геотермальная энергия обычно не выделяет парниковые газы, многие из этих газов хранятся под поверхностью Земли, которые выбрасываются в атмосферу во время копания. Хотя эти газы также выбрасываются в атмосферу естественным путем, их скорость увеличивается вблизи геотермальных электростанций. Однако эти выбросы газа все еще намного ниже, чем выбросы, связанные с ископаемым топливом.

3. Землетрясения

Геотермальная энергия также может вызвать землетрясения.Это связано с изменениями в структуре Земли в результате раскопок. Эта проблема более распространена при использовании усовершенствованных геотермальных электростанций, которые заставляют воду проникать в земную кору, открывая трещины для большей эксплуатации ресурса. Однако, поскольку большинство геотермальных электростанций находятся вдали от населенных пунктов, последствия этих землетрясений относительно незначительны.

4. Высокая стоимость

Геотермальная энергия - это дорогостоящий ресурс, который стоит от 2 до 7 миллионов долларов за установку мощностью 1 мегаватт.Однако там, где первоначальные затраты высоки, их можно окупить в рамках долгосрочных инвестиций.

5. Устойчивое развитие

Для поддержания устойчивости геотермальной энергии жидкость необходимо закачивать обратно в подземные резервуары быстрее, чем она истощается. Это означает, что геотермальная энергия требует надлежащего управления для поддержания ее устойчивости.

Для промышленности важно оценить плюсы и минусы геотермальной энергии, чтобы учесть преимущества при устранении любых потенциальных проблем.

Этот энергетический ресурс, безусловно, важен для будущего энергетики и окружающей среды, и TWI может помочь с любыми вопросами, которые могут у вас возникнуть относительно его эксплуатации:

[email protected]

Тепловая электростанция - обзор

3 Косвенное использование воды для производства электроэнергии: термоэлектрические электростанции

Помимо прямого производства электроэнергии, вода косвенно способствует выработке электроэнергии посредством охлаждения, которое она обеспечивает для теплоэлектростанций, работающих в паровом цикле (также известный как цикл Ренкина).Термоэлектрические электростанции используют тепло для производства электроэнергии и отвечают за более 90% электроэнергии, вырабатываемой в Соединенных Штатах (примерно 3500 из 4000 миллионов МВт-ч, вырабатываемых ежегодно). Большинство этих электростанций, удовлетворяющих 75% потребностей в электроэнергии, используют паровой цикл, который требует интенсивного охлаждения. Электростанции также используют воду для производства топлива в шахте или на месте добычи и для контроля выбросов на электростанции. Горнодобывающий сектор, который включает в себя добывающие отрасли для производства топлива, требует еще 4 миллиарда галлонов в день, а промышленный сектор, который включает в себя нефтеперерабатывающие заводы и другие объекты для улучшения топлива, отвечает за еще 14 миллиардов галлонов в день забора в США. Штаты (USGS, 2014).

Как отмечалось ранее, электроэнергетика является основной причиной забора воды, но сельскохозяйственный сектор является крупнейшим потребителем воды. Такое явление происходит из-за того, что большая часть воды, забираемой для электростанций, возвращается к источнику, хотя и с другим качеством (в основном, с другой температурой). Энергетический сектор в основном забирает поверхностные воды, хотя в некоторых местах он также забирает подземные воды. Около трети поверхностных вод - соленая вода. Большая часть забираемой соленой воды используется для охлаждения электростанций, расположенных на побережье (хотя на некоторых электростанциях для охлаждения используются солоноватые грунтовые воды).

В секторе термоэлектрической энергии на национальном уровне забирается примерно 15 галлонов воды, и на каждый киловатт-час вырабатываемой электроэнергии потребляется менее 1 галлона. Плотины гидроэлектростанций связаны с потреблением почти 20 галлонов воды на киловатт-час, прежде всего потому, что увеличенная площадь искусственных водохранилищ за пределами номинального русла реки увеличивает скорость испарения из речных бассейнов (Torcellini et al., 2003).

Количество воды, забираемой и потребляемой тепловыми электростанциями, в основном определяется рядом факторов:

топливо : уголь, природный газ, биомасса, нефть, атомная энергия, солнечная энергия;

энергетический цикл : цикл Ренкина (паровой), цикл Брайтона (открытый, простой или сгорания), комбинированный цикл;

технология охлаждения : мокрое охлаждение разомкнутого цикла, охлаждение пруда, замкнутое (рециркуляционное) влажное охлаждение, гибридное влажно-сухое охлаждение, сухое охлаждение;

метеорологические условия : температура, влажность, скорость ветра.

Цикл Ренкина, названный в честь знаменитого термодинамика Уильяма Ренкина, также известен как паровой цикл. Он использует тепло для создания пара, который приводит в движение турбину, которая вращает генератор для производства электричества. Паровой цикл используется для выработки примерно 75% всей электроэнергии в Соединенных Штатах. Ключевым этапом парового цикла является охлаждение для конденсации пара в жидкую воду, чтобы его можно было снова использовать в непрерывном цикле. Это охлаждение может осуществляться с помощью различных жидкостей, но из-за высокой теплоемкости воды, ее относительного обилия и широкого распространения это самая распространенная охлаждающая жидкость в мире.

Другие энергетические циклы включают цикл Брайтона, который также известен как открытый цикл, простой цикл или турбина внутреннего сгорания. В этих системах часто используются турбины, которые объявляются «авиационными производными» из-за их родства с турбинами, которые используются для приведения в движение самолетов. Комбинированный цикл назван так потому, что он объединяет цикл Ренкина и цикл Брайтона для работы с более высокой эффективностью.

Три наиболее распространенных метода охлаждения - это открытый, закрытый и воздушный (рис.4). Гибридные влажно-сухие системы также существуют, но не получили широкого распространения. Метеорологические условия, такие как преобладающая температура, влажность, скорость ветра и т. Д., Также важны, поскольку они влияют на общую эффективность установки и эффективность охлаждения атмосферных и водных поглотителей тепла. Значения забора и потребления воды электростанциями см. В Таблице 1 с типичной разбивкой по циклам мощности, топливу и типу охлаждения. Вода также необходима для производства топлива.

Рисунок 4.Существует три основных метода охлаждения: открытый, закрытый и воздушный.

Предоставлено Stillwell, A.S., 2010. Связь энергии и воды в Техасе (магистерская диссертация). Техасский университет в Остине.

Таблица 1. Использование воды на электростанциях зависит от топлива, энергетического цикла и технологии охлаждения (перечислены типовые значения) (Stillwell et al., 2011)

0,3 9376 вода, пресная и соленая, для одноразового использования и возвращает почти всю воду в Источник с небольшим потреблением воды из-за испарения.Хотя охлаждение с открытым контуром является энергоэффективным и требует низких затрат на инфраструктуру и эксплуатацию, сбрасываемая вода теплее окружающей воды, вызывая тепловое загрязнение, которое может убить рыбу и нанести вред водным экосистемам. Таким образом, природоохранные агентства регулируют температуру нагнетания с учетом теплоотдачи водоема.

Охлаждение с замкнутым контуром требует меньшего забора воды, так как вода рециркулирует с помощью градирен или прудов-испарителей (которые представляют собой резервуары, предназначенные для охлаждения электростанции).Однако, поскольку охлаждение в основном достигается за счет испарения, охлаждение с замкнутым контуром приводит к более высокому потреблению воды. Альтернатива, воздушное охлаждение, не требует воды, а вместо этого охлаждается с помощью вентиляторов, которые перемещают воздух над радиатором, как в автомобилях. Однако эффективность электростанции для охлаждения воздуха ниже, первоначальные капитальные затраты выше, а требования к недвижимости иногда выше, что часто делает этот вариант менее привлекательным с экономической точки зрения, если не хватает водных ресурсов.

Несмотря на то, что электростанции возвращают большую часть воды, которую они забирают, потребность в таком большом количестве воды нужной температуры для охлаждения создает уязвимости для электростанций. Если сильная засуха или аномальная жара уменьшают доступность воды или ограничивают ее эффективность для охлаждения из-за препятствий теплопередаче или пределов теплового загрязнения, тот факт, что электростанция потребляет так мало воды, становится менее важным, чем тот факт, что ей нужна вода в воде. первое место.

На электростанциях, построенных более 50 лет назад, почти исключительно использовались системы охлаждения с открытым контуром, которые имеют очень высокий водозабор. Когда были построены эти электростанции, считалось, что воды в изобилии, а экологические нормы практически не существовали. В течение 1960-х и 1970-х годов экологические опасения по поводу воды усилились, положив начало эре нормативного давления, направленного на сокращение использования воды на электростанциях.

Ключевым законодательным актом был Закон о чистой воде (CWA), который, согласно Агентству по охране окружающей среды (EPA), «… устанавливает базовую структуру для регулирования сбросов загрязняющих веществ в воды Соединенных Штатов и регулирования стандартов качества для поверхностные воды '' (EPA CWA Summary, EPA CWA History).Федеральный закон о контроле за загрязнением воды 1948 года послужил основой для нормативной базы, которая позже стала в народе CWA в 1972 году после значительной реорганизации и расширения. CWA дает EPA полномочия по осуществлению программ контроля загрязнения, включая установление стандартов сточных вод для промышленности и стандартов качества воды для поверхностных вод.

CWA объявил вне закона неразрешенный сброс любого загрязняющего вещества из точечного источника в судоходные воды, что привело к созданию программы разрешений Национальной системы устранения сбросов загрязняющих веществ (NPDES) Агентства по охране окружающей среды для контроля сбросов.Точечные источники (т.е. отдельные участки, такие как трубы или искусственные канавы) регулируются CWA. Хотя дома, как правило, не нуждаются в разрешении NPDES для сброса сточных вод в канализацию или септические системы, промышленные, муниципальные и другие предприятия должны получать разрешения на сбросы в поверхностные воды. Таким образом, CWA регулирует выбросы электростанций. Они также регулируют требования к поступлению.

На электростанциях, построенных с тех пор, почти исключительно использовались конструкции с замкнутым контуром с градирнями как способ удовлетворить многие экологические интересы за счет значительного снижения уноса (рыба и водные организмы удаляются из окружающей среды в объект электростанции) и столкновения ( рыбы и водные организмы прижаты к водозаборным сеткам) водных животных.Это означало, что водозабор уменьшился в соответствии с §316 (b) Закона о водной среде, принятом в 1972 году.

Они также предотвращают искусственное нагревание водной среды, которое является формой теплового загрязнения и регулируется §316 (a ) CWA. Традиционно считается, что градирни менее эффективны, чем системы охлаждения с открытым контуром, потому что они забирают меньше воды, даже если градирни потребляют больше воды, как отмечалось ранее.

В первое десятилетие 21 века 43% термоэлектрических электростанций США были крупными энергетическими объектами с генерирующей мощностью более 100 МВт.Из этих крупных электростанций 42% использовали градирни с мокрой рециркуляцией (т. Е. Замкнутый контур) и 14,5% использовали охлаждающие резервуары. Остальные 43% этих крупных электростанций использовали прямоточное охлаждение, и чуть менее 1% использовали сухое охлаждение (King et al., 2013). Большинство этих заводов с прямоточными системами охлаждения были построены до вступления в силу CWA или были унаследованы после принятия закона. Многие из них - это те же заводы, которые были построены до строгого контроля выбросов. Это означает, что большинству из них уже несколько десятилетий, и они одновременно грязны и хотят пить (за исключением тех, которые добавили скрубберы), и вопрос о том, будут ли они закрыты в обмен на более новые, чистые и экономные, остается предметом горячих споров о государственной политике.

В будущем новые гибридные и сухие системы могут получить более широкое внедрение из-за надвигающихся нормативных требований и конкуренции за воду. Например, Комиссия по земельным ресурсам штата Калифорния предложила мораторий на строительство новых электростанций с системами охлаждения с разомкнутым контуром, что противоречит отдельным усилиям по перемещению электростанций в прибрежные районы, где для охлаждения с разомкнутым контуром может использоваться морская вода для экономии внутренних пресных вод (CASLC). , 2006). Прибрежная вода имеет более высокие эксплуатационные характеристики, поскольку она имеет относительно более низкую температуру, что повышает эффективность электростанции.Однако экологические опасения по поводу океанической дикой природы находятся в прямом противоречии с экологическими проблемами, связанными с снабжением пресной водой внутренних водоемов.

Как отмечалось ранее, существуют более эффективные технологии охлаждения; однако у этих систем есть недостатки. Системы с сухим охлаждением забирают и потребляют менее 10% воды систем с влажным охлаждением. Однако системы сухого охлаждения имеют более высокие капитальные затраты и снижают общую эффективность установки, что увеличивает затраты и выбросы на единицу произведенной электроэнергии.Поскольку теплоемкость воздуха намного ниже, чем у воды, необходимо переместить гораздо больше воздуха, чтобы добиться такого же охлаждения, как и у воды. Это означает гораздо большие возможности для создания больших охлаждающих поверхностей в системах сухого охлаждения, что резко увеличивает капитальные затраты. Кроме того, электростанция с сухим охлаждением может терять 1% эффективности на каждый 1 ° F увеличения конденсатора, что ограничивает выработку электроэнергии в зависимости от температуры окружающего воздуха (Kutscher et al., 2006).

Поскольку они включают в себя как влажное, так и сухое охлаждение с замкнутым контуром, гибридные системы влажно-сухого охлаждения обеспечивают компромисс между системами влажного и сухого охлаждения.Таким образом, гибридные системы влажно-сухого охлаждения могут иметь низкое потребление воды в течение большей части года, работая в основном в сухом режиме, но обладают гибкостью для более эффективной работы во влажном режиме в самые жаркие времена года. К сожалению, в периоды пикового спроса водные ресурсы обычно менее доступны. Хотя системы сухого и гибридного охлаждения являются проверенными технологиями, низкие цены на воду и преимущественные права на воду для генераторов обычно не позволяют им быть экономически конкурентоспособными.Однако в регионах с ограниченным количеством воды, где вода не доступна для охлаждения, сухое охлаждение часто является единственной альтернативой. В таких случаях более оправданы первоначальные капитальные затраты и паразитные нагрузки на КПД.

Power Generation • Факты и новости отрасли • Fluid Handling Pro

Электростанции - это промышленные объекты, вырабатывающие электроэнергию из первичных источников энергии, таких как уголь, природный газ, атомная энергия, солнечная энергия или энергия ветра. Большинство электростанций используют один или несколько генераторов, преобразующих механическую энергию в электрическую.Исключение составляют солнечные электростанции, в которых для выработки электроэнергии используются фотоэлементы (вместо турбины).

Типы электростанций

Все электростанции созданы с одной целью: максимально эффективно производить электроэнергию. Существует несколько типов электростанций, в основном в зависимости от используемых источников энергии. Внедрение более устойчивых форм энергии привело к увеличению количества усовершенствований и создания конкретных электростанций.

Тепловые электростанции

Тепловые электростанции делятся на две разные категории; те, которые вырабатывают электричество путем сжигания топлива, и те, которые создают электричество с помощью первичного двигателя:

  • Электростанции, работающие на ископаемом топливе: вырабатывают электроэнергию за счет сжигания ископаемого топлива, такого как уголь, природный газ или дизельное топливо.
  • Атомные электростанции: контролируемая ядерная реакция поддерживается для выработки электроэнергии.
Гидроэлектростанции

Гидроэлектростанции используют энергию падающей воды в реках и водохранилищах для вращения генератора и производства электроэнергии.Этот источник энергии имеет тенденцию быть более надежным (управляемым), чем другие возобновляемые ресурсы, особенно когда объект выходит из резервуара.

Солнечные электростанции

Солнечные электростанции основаны на преобразовании солнечного света в электричество либо напрямую с использованием фотоэлектрических элементов (PV), либо косвенно с использованием концентрированной солнечной энергии (CSP). Концентрированные солнечные энергетические системы используют линзы, зеркала и системы слежения для фокусировки большой площади солнечного света в небольшой луч.

Ветряные электростанции

Ветряные электростанции / Ветровые турбины преобразуют кинетическую энергию ветра в механическую энергию.Эту механическую мощность можно использовать для конкретных задач (например, измельчения зерна или перекачивания воды), или генератор может преобразовывать эту механическую мощность в электричество.

Как работают электростанции?

Электроэнергия запускается на электростанции. В большинстве случаев электростанция состоит из электрогенератора. Что-то должно вращать этот генератор - это может быть водяное колесо на плотине гидроэлектростанции, большой дизельный двигатель или газовая турбина. Но в большинстве случаев объектом, вращающим генератор, является паровая турбина.Пар может создаваться при сжигании угля, нефти или природного газа. Или пар может исходить от ядерного реактора.

Как электростанции вырабатывают электричество?

Электроэнергия - это вторичный источник энергии, что означает, что электричество получают путем преобразования других первичных источников энергии, таких как уголь, природный газ, ядерная энергия, солнечная энергия или энергия ветра. Электростанция - это место, в котором происходит преобразование энергии.

Генератор электростанции

Производство электроэнергии - это процесс производства электроэнергии из первичных источников энергии, таких как уголь, природный газ, атомная энергия, солнечная энергия или энергия ветра.

Генератор электростанции - это устройство, которое преобразует механическую энергию, полученную от внешнего источника, в электрическую энергию на выходе. Важно понимать, что генератор на самом деле не «создает» электрическую энергию. Он использует подводимую к нему механическую энергию, чтобы заставить движение электрических зарядов, присутствующих в проводе его обмоток, через внешнюю электрическую цепь.

Энергетика

Отрасль производства электроэнергии можно разделить на три области: производство электроэнергии, сети передачи и распределения, а также учет и продажа.Крупные энергетические компании, как правило, работают во всех трех областях, поскольку это более рентабельно, но более мелкие компании часто работают только в одной из этих областей.

Энергетическое оборудование

На каждой электростанции, будь то атомная или работающая на ископаемом топливе, имеется следующее основное оборудование для выработки энергии:

  • Источник тепла: обеспечивает тепло для генерации пара. На атомной электростанции источником тепла является ядерный реактор, часто называемый активной зоной реактора.
  • Турбина / генератор: использует энергию пара для вращения турбины / генератора, вырабатывающего электричество.
  • Конденсатор: Конденсирует пар обратно в воду, чтобы его можно было вернуть к источнику тепла для повторного нагрева.
  • Насос: обеспечивает принудительную циркуляцию воды в системе.

Электростанция

Технология каждой электростанции имеет свои преимущества и недостатки. Например, атомные электростанции обеспечивают большие объемы надежной электроэнергии с низким уровнем выбросов парниковых газов.Электростанции, работающие на ископаемом топливе, поставляют стабильную и надежную энергию по запросу при наличии ресурсов. Гидроэлектростанции, солнечные и ветряные электростанции вырабатывают возобновляемую электроэнергию, тем самым обеспечивая электроэнергию без выбросов.

Статьи об электроэнергетике

Каждая биореакторная система основана на введении кислорода для питания клеточных культур и удалении углекислого газа для предотвращения токсичности клеток. …

Читать дальше

Стремление к разработке продукции и поддержке клиентов в критически важных областях применения привело экспертов по решениям для уплотнения из компании James Walker к новому предложению за…

Читать далее

Поскольку мир работает над разработкой стратегий и технологий для меняющегося и все более декарбонизированного энергетического ландшафта, Emerson признает неотъемлемую роль потока…

Читать далее

Электростанции и парораспределительные системы зависят от прочного и надежного оборудования для регулирования расхода для безопасной работы.…

Читать дальше

Hayward Tyler, мировой лидер в производстве насосов и двигателей с критически важными характеристиками для энергетического сектора, рада объявить о двух отдельных соглашениях с Ruhrpumpen, а…

Подробнее

Шаровые краны KLINGER KHI гарантируют бесперебойную работу и отсутствие накипи…

Читать далее

В статье Val-Matic для электроэнергетики подробно описано, как шаровые краны на цапфе QuadroSphere® могут справляться с летучей золой в тяжелых условиях…

Читать далее

С помощью недавно построенного биогазового трубопровода ассоциация «Biogaspartner Bitburg» в будущем объединит поставки сырого биогаза для 48 биогазовых установок из…

Читать далее

Спрос на электроэнергию растет из-за изменения климата и необходимости поиска лучших, возобновляемых и менее вредных ресурсов для производства электроэнергии.…

Читать далее

Leslie Controls, торговая марка CIRCOR International и всемирный производитель клапанов для электроэнергетики, промышленного, морского и нефтегазового рынков для…

Читать далее

Плюсы и минусы атомной энергетики

Что такое ядерная энергия?

Ядерная энергия - это энергия ядра атома. Электростанции используют процесс ядерного деления - расщепление атома - для создания энергии.Некоторые атомные электростанции используют атомы урана. Они расщепляются при ударе нейтрона, выделяя тепло и излучение. Это атомное столкновение также высвобождает больше нейтронов. Эти нейтроны сталкиваются с другими атомами урана, и процесс повторяется снова и снова. [1] Этот процесс называется цепной ядерной реакцией и контролируется на атомных электростанциях для производства тепла. Это тепло в сочетании с водой дает пар, который используется для выработки электроэнергии, которую люди могут использовать дома.

Заблуждения об атомной энергии

Слово «ядерный» вызывает у многих беспокойство, потому что это слово имеет негативный оттенок. Вот несколько распространенных заблуждений о ядерной энергии и той истине, которая за ними скрывается.

Ядерные отходы

Одно из самых распространенных заблуждений о ядерной энергии - это опасность ядерных отходов. В популярных фильмах и телешоу ядерные отходы изображаются как светящийся зеленый осадок, который просачивается в местные водоемы и убивает растения и местных животных.Это изображение укоренило в общественном сознании неправильные представления об опасности.

На самом деле с ядерными отходами обращаются в соответствии со строгими правилами безопасности и без ущерба для окружающей среды или людей. В ядерной энергетической отрасли США используется безопасная транспортировка использованного топлива без каких-либо вредных выбросов радиоактивности, травм или ущерба окружающей среде. Хотя с 1970 года в Соединенных Штатах было осуществлено более 7000 партий отработанного топлива, утечек радиоактивных материалов или травм не было.[2]

Мелтдауны

Люди связывают ядерную энергию с разрушительными авариями на электростанциях. Это стало понятным после того, как широко освещаемые и громкие инциденты, такие как Фукусима и Чернобыль, попали в новости по всему миру.

На самом деле эти трагические события чрезвычайно редки. В 2012 году Комиссия по ядерному регулированию США (КЯР) разработала новую политику, направленную на дополнительную защиту ядерных объектов в случае стихийных бедствий или неожиданных угроз.Это требует, чтобы все атомные электростанции США реализовали стратегии, которые позволят им работать без источников электроэнергии в течение неопределенного времени в случае возникновения чрезвычайных ситуаций. Электростанции должны обеспечивать охлаждение активной зоны реактора и отработавшего топлива и защищать толстые бетонные защитные сооружения, окружающие каждый реактор [3].

Безопасность

Атомные станции имеют надежную репутацию в области безопасной эксплуатации. В истории коммерческой ядерной энергетики США не было никаких последствий для здоровья, связанных с радиацией, связанных с эксплуатацией атомных станций.[4] Ядерная энергия считается одной из самых безопасных производственных условий в США и строго регулируется федеральным правительством. Чтобы поддерживать такие строгие требования безопасности, атомные станции должны соответствовать строгим стандартам, установленным федеральным правительством, в противном случае они должны подвергаться штрафам и / или, возможно, останавливаться.

Плюсы и минусы атомной энергетики

Преимущества

Углеродно-нейтральная энергия

По сравнению с другими видами энергии, ядерная энергия менее вредна для окружающей среды и вызывает меньшее загрязнение.По выбросам ядерная энергия не сильно отстает от солнечной и ветровой.

Дешевый источник электроэнергии

За вычетом первоначальных затрат на строительство ядерная энергия является относительно недорогой в производстве, что дает многим людям доступ к электричеству, в котором они нуждаются в повседневной жизни. По сравнению с источниками энергии, требующими ископаемого топлива, ядерная энергия стоит намного меньше.

Мощный источник энергии

Соединенные Штаты производят больше всего ядерной энергии - чуть менее 805 миллиардов киловатт-часов электроэнергии в 2017 году - этого достаточно для обеспечения 73 миллионов домов.Начиная с 1990 года коммерческие атомные электростанции ежегодно поставляют около 20% электроэнергии в стране [5]. Всего в 30 штатах насчитывается 99 атомных электростанций, в том числе Иллинойс, Южная Каролина и Нью-Гэмпшир, вырабатывающие 50% своей энергии за счет ядерных установок.

Достижения в области ядерных технологий

По мере того, как глобальное потепление будет прогрессировать, потребляемая нами энергия в конечном итоге должна будет иметь нулевые выбросы углерода - и ядерная энергия может быть одним из наших лучших вариантов. К счастью, технологии сделали ядерную энергетику более безопасной, дешевой и производительной, чем когда-либо прежде.Центр перспективных ядерных энергетических систем (CANES) Массачусетского технологического института уже добился больших успехов в планировании нашего будущего и создании лучших альтернативных источников энергии. CANES стремится ускорить разработку новых и трансформирующих технологий, материалов и методов, которые сделают ядерное деление более доступным, более быстрым и безопасным, и даже более безопасным, чем сегодня. [6]

Недостатки

Опасность несчастных случаев

Хотя несчастные случаи случаются редко, они все же могут произойти.Большинство людей возражают против наличия объекта, который может нанести такой катастрофический ущерб в редком случае аварии. Правительство США проявляет крайнюю осторожность, чтобы предотвратить инцидент, и обеспечивает соблюдение строгих стандартов. Сюда входят инспекторы, которые все время остаются на месте, чтобы гарантировать, что эти меры безопасности и правила соблюдаются в буквальном смысле. Хотя и редко, но в случае аварии последствия радиоактивных отходов в неконтролируемой ситуации наносят ущерб людям и экологии.

Бремя ядерных отходов

Ядерные отходы довольно токсичны не только для окружающей среды, но и для человека. Утилизация ядерных отходов - это бремя, поскольку это требует очень осторожного, тщательного и строгого процесса. Правительство США устанавливает строгие правила и нормы в отношении надлежащих способов утилизации отходов, обеспечивая соблюдение самых безопасных стандартов, но сам процесс требует времени, денег и высококвалифицированной технической подготовки сотрудников.

Ограниченные ресурсы

В отличие от других источников энергии, атомная энергия не возобновляема.Ядерная энергия требует урана для производства энергии, и это не бесконечный ресурс. В настоящее время запасы урана в изобилии, но однажды они начнут сокращаться, особенно если будет построено больше атомных электростанций, что потребует увеличения количества урана. Уран необходимо добывать и искать, в отличие от энергии ветра или солнца, которая предлагает поистине неограниченные запасы.

Первоначальная стоимость

Как вы понимаете, строительство атомной электростанции с нуля может быть чрезвычайно дорогостоящим. Необходимо соблюдать меры безопасности, компоненты, которые необходимо закрепить, и отходы, которые необходимо удалить и хранить.Безопасность также играет важную роль и требует дополнительных затрат.

Будущее атомной энергетики

Страхи перед ядерными отходами и авариями необходимо уравновесить с угрозами и реалиями глобального потепления. Современные технологии ядерной энергетики - это углеродно-нейтральное решение для растущего во всем мире спроса на электроэнергию. Сделать наше будущее более здоровым и безопасным местом для жизни для всех, при этом производя достаточно энергии для повседневных домашних нужд. Один из ключевых способов приблизиться к этому будущему - перейти на альтернативные источники энергии, включая ядерную энергию.Ядерная энергия - это растущая отрасль, которая предлагает эффективные варианты энергии для предприятий и семей по всему миру. Благодаря постоянным усилиям по развитию технологий ядерная энергия станет более безопасной и эффективной, чем когда-либо прежде.

Хотите уменьшить занимаемую площадь сегодня? Подпишитесь на Добавьте JustGreen в свой тарифный план Just Energy на электроэнергию или природный газ сегодня.

Принесено вам justenergy.com

Ресурсы:

  1. U.S. Energy Information Administration, 28 августа 2018 г., Nuclear Explained, Источник: https://www.eia.gov/energyexplained/index.php?page=nuclear_home
  2. Институт ядерной энергии, ядерные отходы, получено с:
    https://www.nei.org/fundamentals/nuclear-waste
  3. Комиссия по ядерному регулированию США, 8 мая 2018 г., Стратегии смягчения последствий, Источник:
    https://www.nrc.gov/reactors/operating/ops-experience/japan-dashboard/mitigation-strategies.html
  4. Институт ядерной энергии, Безопасность эксплуатации, Источник: https: // www.nei.org/fundamentals/safety/operational-safety
  5. Управление ядерной энергии, 16 января 2018 г., 5 кратких фактов о ядерной энергии, получено с: https://www.energy.gov/ne/articles/5-fast-facts-about-nuclear-energy
  6. MIT Energy Initiative, Центр перспективных ядерно-энергетических систем, получено из:

Гидроэнергетика и геотермальная энергия: преимущества и недостатки

1. Активируйте предыдущие знания учащихся, попросив их записать два энергетических ресурса, которые используются для производства электроэнергии.

Предложите учащимся поделиться своими ответами с классом. Спросите: Насколько разнообразны были энергетические ресурсы, которые вы придумали как класс? Есть ли другие ресурсы, которые можно использовать для производства электроэнергии? Предложите учащимся провести мозговой штурм по поводу дополнительных энергетических ресурсов. При необходимости покажите учащимся фотогалерею «Энергетические ресурсы», чтобы стимулировать их мышление. Составьте список преимуществ и недостатков каждого энергоресурса в списке. Сохраните этот список для справки на шаге 8 упражнения.Попросите студентов предложить некоторые преимущества использования различных энергетических ресурсов вместо того, чтобы полагаться только на один. Поощряйте их включать причины, указывающие на преимущества и недостатки различных ресурсов.

2. Предварительный просмотр вопросов для обсуждения с учащимися.

Объясните, что студенты будут исследовать два энергетических ресурса - гидроэлектрический и геотермальный - в качестве примеров различных вариантов, доступных для производства электроэнергии. Убедитесь, что учащиеся понимают, что энергетические ресурсы выбираются на основе экологических, политических, экономических и других факторов, но во многих случаях экологические или географические факторы могут преобладать.Например, гидроэлектростанция может быть хорошим вариантом при наличии определенных географических и экологических характеристик, таких как наличие большой реки. Объясните, что каждый студент прочитает одну из двух статей - одну о геотермальной энергии и одну о гидроэнергетике, - а затем обсудит статью с другими студентами, которые читают ту же статью, с целью определить, какие условия делают ее наиболее благоприятным решением, имея в виду что всегда есть недостатки. Напишите на доске следующие вопросы для обсуждения:

  • Как этот энергоресурс используется для производства электроэнергии?
  • Существуют ли определенные географические требования, необходимые для того, чтобы этот энергетический ресурс был эффективным? Если так, то кто они?
  • Каковы преимущества и недостатки этого энергоресурса для окружающей среды?
  • Каковы экономические преимущества и недостатки этого энергоресурса?
  • Каковы преимущества и недостатки этого энергоресурса для общества?
  • Какие еще преимущества и недостатки этого энергоресурса?

Предварительно просмотрите каждый вопрос с учащимися и убедитесь, что они понимают, о чем идет речь.Приведите примеры экологических, экономических и социальных соображений, связанных с энергоресурсами. Например, экологические соображения могут включать загрязнение, парниковые газы, вопросы сохранения земель, влияние ресурса на виды животных или влияние ресурса на запасы пресной воды. Экономические соображения могут включать начальные затраты на создание системы, затраты на эксплуатацию системы или вопросы спроса и предложения. Социальные соображения могут включать влияние системы на здоровье человека, местные или национальные энергетические приоритеты, а также этические соображения.Предложите студентам поразмышлять над дополнительными примерами.

3. Предложите студентам прочитать статьи о гидроэнергетике и геотермальной энергии.

Разделите класс пополам и назначьте одной половине класса статью «Гидроэнергетика», а другой половине - «План электропитания». Раздайте диаграмму преимуществ и недостатков всем учащимся обеих групп. В каждой большой группе попросите студентов разделиться на пары с партнером по чтению. Попросите каждую пару предварительно просмотреть свою статью, прочитав заголовок и заголовки и просмотрев изображения.Попросите их предсказать, о чем будет каждый раздел статьи. Попросите учащихся просмотреть вопросы для обсуждения и предсказать, где в тексте можно найти ответы на эти вопросы. Разрешите учащимся задать любые вопросы, которые могут у них возникнуть, перед первым чтением статьи. Попросите пары студентов прочитать свои статьи по одному разделу за раз. Читая, они должны выделять незнакомые слова. Попросите учащихся делать паузы после каждого раздела статьи и думать вслух со своим партнером, чтобы убедиться, что они оба понимают содержание раздела.Затем попросите учащихся написать краткие ключевые слова, описывающие раздел. Когда студенты закончат первое чтение, попросите их найти любые незнакомые слова, которые они выделили, и / или определить, что они означают, с помощью контекстных подсказок. Еще раз дайте студентам возможность задать любые вопросы, прежде чем они продолжат. Попросите учащихся прочитать назначенную им статью во второй раз и использовать Таблицу преимуществ и недостатков, чтобы делать заметки о прочитанном.

4. Предложите группам обсудить прочитанное.

Предложите студентам сформировать небольшие группы, объединившись с другой парой студентов, которые читают ту же статью. Попросите учащихся в каждой небольшой группе сравнить таблицы друг с другом и обсудить прочитанное, используя предоставленные вопросы для обсуждения. Пусть каждая малая группа записывает важные моменты обсуждения каждого вопроса. Используйте это обсуждение, чтобы исправить любые ошибки, которые студенты могли сделать в своих таблицах преимуществ и недостатков. Попросите учащихся при необходимости скорректировать свои индивидуальные диаграммы после обсуждения.

5. Назначьте мультимедийную презентацию.

Объясните всему классу, что учащиеся, прочитавшие одну и ту же статью, будут сотрудничать, чтобы создать мультимедийную презентацию об энергетическом ресурсе на основе своего чтения. Раздайте Руководство по мультимедийным презентациям и Рубрику мультимедийных презентаций. Ознакомьтесь с инструкциями и рубрикой вместе со студентами и ответьте на любые вопросы, которые могут у них возникнуть. Раздайте по одному из обязательных разделов, описанных в раздаточном материале Руководства по презентации, каждой небольшой группе, начиная с шага 4.Предложите учащимся составить список задач, которые необходимо выполнить; например, роли могут включать исследование, написание текста, проектирование страниц, поиск / создание графики или звука или корректуру. Объясните, что каждая малая группа будет нести ответственность за все элементы презентации, относящиеся к их разделу, но им также необходимо будет координировать свои действия с другими небольшими группами, которые читают ту же статью, чтобы обеспечить целостность презентации. Подчеркните, что студенты должны выполнять несколько ролей, если это необходимо, и что рабочая нагрузка должна распределяться поровну.

6. Дайте студентам время для исследования и создания своих презентаций.

Дайте небольшим группам достаточно времени, чтобы использовать компьютеры для проведения дальнейших исследований по мере необходимости и для создания своих презентаций с использованием доступного им программного обеспечения для презентаций. Поощряйте учащихся использовать MapMaker Interactive для создания одной или нескольких пользовательских карт для включения в свои презентации. Создавать контрольно-пропускные пункты, когда студенты готовят свои презентации; например, попросите учащихся связаться с вами после того, как они создадут общий план презентации, черновик текста и черновики графики.Попросите каждую группу использовать Рубрику презентации, чтобы пересмотреть свою презентацию и при необходимости отредактировать ее.

7. Предложите учащимся представить свои работы.

Просмотрите концепцию конструктивной обратной связи со студентами. Укажите типы вопросов, которые вы ожидаете услышать после презентаций, и виды комментариев, которые вы ожидаете увидеть в разделе отзывов в рубрике. Предложите учащимся представить свои мультимедийные презентации своим сверстникам. Оставляйте время для вопросов после каждой презентации.После каждой презентации попросите аудиторию изучить презентацию с помощью Рубрики мультимедийной презентации.

8. Предложите учащимся обсудить и поразмышлять над своим обучением.

Выделите время каждой группе для рассмотрения и обсуждения экспертных оценок своей презентации. Затем попросите каждого студента самостоятельно написать отражение своей презентации, включая краткое описание того, что они внесли в мультимедийную презентацию, что они считают сильными сторонами своей презентации и что они бы сделали иначе.Всем классом просмотрите список из сеанса мозгового штурма на шаге 1. Спросите:

  • Как ваше понимание преимуществ и недостатков гидроэлектрической и геотермальной энергии соотносится с первоначальным списком?
  • Что из того, что вы узнали, вас удивило?
  • Какие еще ресурсы из списка вы хотели бы изучить дальше? Почему?
  • Какие преимущества дает использование различных энергетических ресурсов?

Плюсы и минусы геотермальной энергии

Конечно, вопрос о том, действительно ли это жизнеспособное долгосрочное решение, пока неизвестно, и у всего этого есть определенные плюсы и минусы.

Прежде чем мы погрузимся во все это, давайте взглянем на то, что считается геотермальной энергией для тех, кто не разбирается в этом вопросе.

Использование геотермальной энергии

В настоящее время производятся геотермальные электростанции трех основных типов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Сухие установки используют пар от геотермальной деятельности. Вместо того, чтобы выполнять серию различных действий, эти установки используют пар, который выпускается через вентиляционные отверстия, непосредственно для вращения турбины и включения генератора.

Мгновенные паровые электростанции используют воду под высоким давлением из-под земли, закачиваемую вверх. По мере снижения давления значительная часть воды превращается в пар, который затем приводит в действие турбину и теряет тепло.

Охлажденная вода возвращается под землю после прохождения через конденсатор и закачивается обратно под землю для продолжения цикл питания. Подавляющее большинство геотермальных заводов используют эту технологию.

Третий тип установки - бинарная установка. Эти установки не так уж и распространены, поскольку они намного сложнее, но основной принцип довольно легко понять: они используют тепло подземных вод для нагрева другой жидкости посредством теплообмена.

Вторичная жидкость затем закипает, и пар используется для приведения в действие турбин, в то время как конденсированная жидкость возвращается в цикл, чтобы гарантировать его продолжение в течение некоторого времени. Используемая жидкость, как правило, представляет собой конденсированный углеводород с низкой температурой кипения, такой как бутан, так что теплообмен может осуществляться эффективно.

Все три типа установок в настоящее время работают в разных частях мира, и каждый из них используется для использования геотермальных свойств в различных областях.

Плюсы геотермальной энергии

У использования этой формы энергии есть много преимуществ, и легко понять, почему ее использование начинает занимать большую часть энергосбережения:

  • Environmentally friendly- Геотермальные растения не производят значительных объемов загрязнения.Это делает их чрезвычайно экологичными, а в случае паровых электростанций с мгновенным испарением практически нет выхлопных газов, кроме водяного пара.
  • Sustainable- Если вы не говорите о масштабах галактического времени, геотермальная энергия чрезвычайно устойчива. Запасы естественным образом пополняются со временем и практически неисчерпаемы, даже с учетом растущей потребности в энергии.
  • Чрезвычайно высокий потенциал - Текущие оценки максимальной выработки геотермальной энергии составляют около 2 терраватт.Хотя вряд ли в ближайшее время так далеко, это примерно девятая часть энергии, используемой в мире ежегодно.
  • Малая занимаемая площадь - Большая часть геотермальных электростанций может быть построена под землей, что ограничивает их влияние на окружающую среду над землей.
  • Легкодоступный - Хотя геотермальную энергию невозможно использовать с прибылью во всех областях, теоретически ее можно использовать практически везде на поверхности планеты.
  • Развитие технологий - Одна из самых захватывающих вещей в геотермальных технологиях заключается в том, что единственное, что мешает им быть повсюду, - это технология.Если затраты снизятся в достаточной степени, у нас под рукой будет абсолютно прекрасная возможность.

Звучит неплохо, не правда ли?

Геотермальная энергия на самом деле имеет более долгую историю, чем многие думают. Самой старой геотермальной системой на самом деле была большая система отопления в Шод-Эг, Франция, которая работала с середины 14 -х годов века.

Действительно, геотермальное отопление все еще используется довольно часто. Закачивая жидкости под землю и позволяя им нагреваться, они могут производить довольно впечатляющие эффекты, например, когда дело доходит до нагрева воды.

В качестве возможного будущего применения это действительно может сэкономить довольно много энергии во многих областях, поскольку много энергии идет на нагрев воды как для жилых, так и для коммерческих целей.

Давайте исследуем недостатки этого ценного ресурса, прежде чем делать какие-либо твердые выводы.

Минусы геотермальной энергии

Геотермальные электростанции также имеют определенные недостатки.

  • Проблемы загрязнения - Хотя и далеко от выбросов угольных электростанций, в зависимости от местности, которые могут быть некоторые неприятные вещества, выбрасываемые геотермальными станциями.Двумя основными виновниками являются диоксид серы и кремнезем, но тяжелые металлы иногда содержатся в паре, выделяемом из-за их присутствия в подземных резервуарах.
  • Высокие первоначальные затраты -Геотермальные электростанции стоят лотов для установки. Помимо самой станции и содержащегося на ней оборудования, также необходимо провести бурение на большинстве участков, чтобы получить надлежащий доступ к тепловым источникам. энергия ниже.
  • Нестабильность поверхности - Вероятно, самая большая проблема при строительстве геотермальных электростанций заключается в том, что их строительство может вызвать землетрясения.Были задокументированные случаи, когда это не было просто возможностью, а происходило на самом деле.
  • В зависимости от местоположения - Хотя, безусловно, можно использовать геотермальную энергию почти в любой области на поверхности планеты, способность извлекать серьезное количество энергии ограничена лишь несколькими областями на поверхности планеты.

За исключением возможной сейсмической активности, большинство недостатков, присущих производству геотермальной энергии, минимальны.

Хотя он не такой чистый, как, скажем, солнечная энергия, он все же немного чище, чем ископаемое топливо, и есть достаточно мест, чтобы обеспечить значительную часть мировых потребностей в энергии даже при нынешнем уровне технологий.

Сейсмическая активность определенно не шутка, однако недавняя попытка геотермального бурения вызвала сотни землетрясений в Швейцарии с центром на месте бурения.

Однако важно иметь в виду, что большинство установленных на данный момент заводов были завершены с минимальными изменениями сейсмической активности в прилегающих районах.

Место для геотермальной энергии

Геотермальный потенциал просто не в той точке, где он станет конечной точкой будущих технологий, но по мере улучшения ситуации он может надежно использовать значительную часть бремени возлагают на другие возобновляемые источники энергии.

Самое важное, что необходимо сделать, - это обеспечить максимальную устойчивость геотермальных электростанций, поскольку неправильное управление используемыми водными резервуарами может со временем привести к их уменьшению.К счастью, современные методы сосредоточены на том, чтобы обеспечить возврат большей части воды, чтобы растения оставались устойчивыми в течение длительного времени.

В настоящее время геотермальная энергетика страдает от некоторого недофинансирования, что может помешать ей достичь намеченных целей отрасли в ближайшие десятилетия.

Развитие геотермальной энергии - серьезное благо для многих мест по всему миру. В то время как, например, в США установлено большое количество установок, во многих местах по всему миру это весьма многообещающе.

В районах, где немного не хватает топлива, но есть действующие вулканы, например, в восточной части Карибского бассейна, это один из наиболее жизнеспособных доступных источников энергии.

Есть много всего, чего стоит ожидать при условии поступления финансирования.

Самая горячая часть энергетической революции

Геотермальная энергия не получает такого внимания, как ветровая и солнечная энергия при обсуждении устойчивой энергетики. В первую очередь это связано с тем, что на первый взгляд он кажется довольно зависимым от местоположения.

Надежность геотермальной энергии нельзя недооценивать, а это означает, что это одно из лучших возможных дополнений к менее надежным источникам солнечной и ветровой энергии, которые заняли центральное место в мировом внимании.

У этого досадного несоответствия есть двоякая причина: о геотермальной энергии говорят меньше просто потому, что она менее известна, и на данный момент предлагаемое масштабирование даже самой лучшей технологии не сделает ее универсальным решением проблемы. растущие потребности мира в энергии.

В настоящее время он составляет довольно небольшую часть энергии, поставляемой в мир, особенно в развитых странах.

Однако многие люди не понимают, что даже если геотермальная энергия может обеспечивать только 10% мировой энергии на своем пике, она открывает множество дверей. Поскольку он является устойчивым в течение очень долгих периодов времени, когда использованная вода повторно закачивается в землю, - это долгосрочное решение.

Мир - это , продвигающийся к использованию все большего количества возобновляемых источников энергии, что несомненно и широко прослеживается в общих тенденциях по всему миру.Геотермальная энергия может быть не такой привлекательной и привлекательной, как энергия ветра и солнца, но она может стать отличным завершающим этапом среди других возобновляемых источников энергии по мере того, как мы движемся в будущее.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Топливо и энергетические циклы Технологии охлаждения
Закрыто -Контур (градирня) Открытый контур (прямоточный)
Отвод (галлон / кВтч) Потребление (галлон / кВтч) Отвод (галлон / кВтч) Потребление (галлон / кВтч)
Концентрация солнечной энергии 0.8 0,8 - -
Ядерная 1,0 0,7 42,5 0,4
Уголь / природный газ (паровой цикл) 0,5 0,5
Природный газ (комбинированный цикл) 0,23 0,18 13,8 0,1
Природный газ (открытый цикл) Пренебрежимо мала Пренебрежимо мала Пренебрежимо мала Пренебрежимо 9029 PV Незначительная Незначительная Незначительная Незначительная
Ветер Незначительная Незначительная Незначительная Незначительная

, разомкнутый контур