Преимущества и недостатки тэс гэс аэс: их преимущества и недостатки, разновидности, классификация. Преимущества гидравлических электростанций

Содержание

их преимущества и недостатки, разновидности, классификация. Преимущества гидравлических электростанций

Электростанцией называется комплекс зданий, сооружений и оборудования, предназначенный для выработки электрической энергии. То есть, электростанции преобразуют различные виды энергий в электрическую. Наиболее распространенными типами электростанций являются:

— гидроэлектростанции;
— тепловые;
— атомные.

Гидроэлектростанция (ГЭС) — это электростанция, преобразующая энергию движущейся воды в электрическую энергию. Устанавливаются ГЭС на реках. При помощи плотины создается перепад высот воды (до и после плотины). Возникающий напор воды приводит в движение лопасти турбины. Турбина приводит в действие генераторы, которые вырабатывают электроэнергию.

В зависимости от мощности , гидроэлектростанции подразделяются на: малые (до 5 МВт), средние (5-25 МВт) и мощные (свыше 25 МВт). По максимально используемому напору они делятся на: низконапорные (максимальный напор — от 3 до 25 м), средненапорные (25-60 м) и высоконапорные (свыше 60 м). Также ГЭС классифицируют по принципу использования природных ресурсов: плотинные, приплотинные, деривационные и гидроаккумулирующие.

Преимуществами гидроэлектростанций являются: выработка дешевой электроэнергии, использование возобновляемой энергии, простота управления, быстрый выход на рабочий режим. Кроме того, ГЭС не загрязняют атмосферу. Недостатки: привязанность к водоемам, возможное затопление пахотных земель, пагубное влияние на экосистему рек. ГЭС можно строить только на равнинных реках (из-за сейсмической опасности гор).


Тепловая электростанция (ТЭС) вырабатывает электроэнергию за счет преобразования тепловой энергии, полученной в результате горения топлива. Топливом на ТЭС является: природный газ, уголь, мазут, торф или горячие сланцы.

В результате горения топлива в топках паровых котлов, происходит преобразование питательной воды в перегретый пар. Этот пар с определенной температурой и давлением по паропроводу подается в турбогенератор, где и происходит получение электрической энергии.

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).

Преимущества теплоэлектростанций

— малые финансовые затраты;

— высокая скорость строительства;

— возможность стабильной работы вне зависимости от сезона.

Недостатки ТЭС

— работа на невозобновляемых ресурсах;

— медленный выход на рабочий режим;

— получение отходов.


Атомная электростанция (АЭС) — станция, в которой получение электроэнергии (или тепловой энергии) происходит за счет работы ядерного реактора. За 2015 год все почти 11% электроэнергии.

Ядерный реактор при работе передает энергию теплоносителю первого контура. Этот теплоноситель поступает в парогенератор, где нагревает воду второго контура. В парогенераторе происходит преобразование воды в пар, который поступает в турбину и приводит в движение электрогенераторы. Пар после турбины поступает в конденсатор, где охлаждается водой из водохранилища. В качестве теплоносителя первого контура используется, в основном, вода. Однако, для этой цели можно использовать еще свинец, натрий и другие жидкометаллические теплоносители. Количество контуров может быть разным.

АЭС классифицируются по типу используемого реактора. В атомных электростанциях используются два вида реакторов: на тепловых и на быстрых нейтронах. Реакторы первого типа подразделяются на: кипящие, водоводяные, тяжеловодные, газоохлаждаемые, графито-водные.

В зависимости от вида получаемой энергии, атомные электростанции бывают двух типов:

Станции, предназначенные для выработки электроэнергии.

Станции, предназначенные для получения электрической и тепловой энергии (АТЭЦ).

Преимущества атомных электростанций:

— независимость от источников топлива;

— экологическая чистота;

Главный недостаток станций этого типа — тяжелые последствия в случае аварийных ситуаций.

Кроме перечисленных электростанций еще бывают: дизельные, солнечные, приливные, ветровые, геотермальные.

Электрические станции являются важнейшей частью жизни каждого человека, поскольку они преобразуют энергию в электроэнергию. Одна станция представляет собой целый комплекс мероприятий, искусственных и естественных подсистем, которые служат для превращения и распределения всех видов источников энергии. Весь процесс можно разделить на несколько этапов:

  1. Процесс добычи и переработки первичного источника энергии.
  2. Доставка на электростанцию.
  3. Процесс превращения первичной энергии во вторичную.
  4. Распределение вторичной (электрической или между потребителями.

Электроэнергетика включает в себя производство энергии на станции и последующую ее доставку по линиям электропередач. Такие важнейшие элементы данной цепочки, как электрические станции различаются по типу первичных источников, которые доступны в данном регионе.

Рассмотрим некоторые виды преобразовательных процессов подробнее, а также достоинства и недостатки каждого из них.

Относятся к группе традиционной энергетики и занимают значительную долю выработки электроэнергии мирового масштаба (приблизительно 40%). Достоинства и недостатки ТЭС приведены в следующей таблице:

Используют в качестве первичного источника энергии например, водохранилища и реки. Достоинства и недостатки ГЭС также сведены в таблицу.

Атомные электростанции (АЭС) - комплекс установок и мероприятий, предназначенных для которая выделяется в результате деления атомных ядер, в тепловую, а далее и в Важнейшим элементом данной системы является а также комплекс сопутствующих устройств. В таблице ниже приведены достоинства и недостатки АЭС.

Не менее важным этапом становится транспортировка топливных ресурсов к электростанции. Этот процесс может быть осуществлен несколькими способами, у каждого из которых есть свои достоинства и недостатки. Рассмотри основные способы транспортировки:

  • Водный транспорт. Доставка осуществляется при помощи танкеров и бункеровщиков.
  • Автомобильный транспорт. Транспортировка осуществляется в цистернах. Возможность перевозить только жидкое или газообразное топливо определяет существующие достоинства и недостатки автомобильного транспорта.
  • Железнодорожный транспорт. Доставка в цистернах и открытых вагонах на большие расстояния.
  • Подвесные и редко используются и только на очень короткие расстояния.

Недостатки гидроэлектростанций

  • Большие водохранилища затопляют значительные участки земли, которые могли бы использоваться с другими целями. Целые города становились жертвами водохранилищ, что вызывало массовые переселения, недовольство и экономические трудности.
  • Разрушение или авария плотины большой ГЭС практически неминуемо вызывает катастрофическое наводнение ниже по течению реки.
  • Сооружение ГЭС неэффективно в равнинных районах.
  • Протяженная засуха снижает и может даже прервать производство электроэнергии. ГЭС.
  • Уровень воды в искусственных водохранилищах постоянно и резко меняется. На их берегах строить загородные дома не стоит!
  • Плотина снижает уровень растворенного в воде кислорода, поскольку нормальное течение реки практически останавливается. Это может привести к гибели рыбы в искусственном водохранилище и поставить под угрозу растительную жизнь в самом водохранилище и вокруг него.
  • Плотина может нарушить нерестовый цикл рыбы. С этой проблемой можно бороться, сооружая рыбоходы и рыбоподъемники в плотине или перемещая рыбу в места нереста с помощью ловушек и сетей. Однако это приводит к удорожанию строительства и эксплуатации ГЭС.

Вопрос

С учетом всех проблем использования природного топлива и ядерной энергии для производства электричества почему бы не сооружать больше гидроэлектростанций? В мире огромное количество рек. Разве не стоит строить как можно больше гидростанций?

Ответ

Большинство мест для строительства гидроэлектростанций уже используются. Количество плотин и водохранилищ, которые можно построить на реке, ограниченно. Энергия, отбираемая электростанцией у реки, уже не может использоваться ниже по течению. Если на реке построить слишком много электростанций, неминуемы экономические конфликты, связанные с распределением энергии.

Традиционно источником дешевой электрической энергии являются гидроэлектростанции (ГЭС). В них энергетический потенциал огромных масс воды преобразуется в электроэнергию.

Что такое ГЭС и как они работают

Чаще всего для них на реках сооружаются плотины , благодаря которым образуются огромные хранилища водного ресурса. При этом река, на которой предполагается строить электростанцию, должна быть полноводной, чтобы наверняка круглогодично обеспечивать водой турбины электрогенераторов. Кроме того, она должна иметь максимально большой уклон. Идеальным вариантом для строительства ГЭС являются образуемые руслами рек каньоны.

Создаваемая для размещения станции плотина и другие гидротехнические сооружения обеспечивают нужный напор водяного потока, вращающего лопасти гидротурбин и роторы электрогенераторов. Помимо использования напора воды для производства электроэнергии может использоваться естественный ток водяного потока, называемый деривацией. Иногда одновременно используется оба варианта энергии воды.

Необходимое электростанции оборудование для выработки электроэнергии монтируется непосредственно в помещении гидроэлектростанции. Там в отдельных залах устанавливаются агрегаты, которые напрямую преобразуют силу водяного потока в механическую энергию турбин, а затем в электроэнергию.

Кроме того ГЭС должна быть оснащена другим различным оборудованием, с помощью которого организуется контроль работы станции, управление нею. Нормальная работа станции невозможна без устройств, которые распределяют и трансформируют электроэнергию, множества других систем.

Какими они бывают

В соответствии с генерируемой мощностью ГЭС принято делить на категории. Это связано с расходом воды и силой ее напора, а также эффективностью установленных на станции генераторов и водяных турбин. Станции, дающие 25 и более МВт, считаются мощными. К среднемощностным относят те, которые производят менее 25 МВт. Производительность станций, относящихся к маломощным, не превышает 5 МВт.

ГЭС бывают высоконапорными, когда вода поступает с высоты свыше 60 м, среднего напора высотой от 25 м и низконапорными, где высота воды может быть от трех до 25 метров. Их турбины располагаются в железобетонных или стальных камерах. У них могут быть разные конструкции и технические параметры, связанные с показателями рабочего напора воды.

На станциях высокого напора эксплуатируются радиально-осевые и ковшовые турбины. Их устанавливают в специальных спиралевидных камерах из металла. Радиально-осевые и поворотнолопастные турбины применяют преимущественно на станциях, где средние показатели напора. Низконапорные ГЭС в основном оборудуются турбинами с поворачивающимися лопастями.

В зависимости от схемы использования водных ресурсов ГЭС подразделяются на:

  1. Русловые.
  2. Приплотинные.
  3. Деривационные.
  4. Гидроаккумулирующие.

В первом варианте плотиной река перегораживается полностью. Уровень воды в ней поднимается на проектную высоту. С нее вода сбрасывается прямо к гидротурбинам. Такая станция удобна там, где русло реки сужается, и на реках, протекающих через горы.

В приплотинной схеме также присутствует плотина, однако производственный корпус ГЭС располагается в нижней ее части. Здесь давление воды сильнее, чем в русловом варианте. Это требует сооружения специальных напорных тоннелей для ее подвода к турбинам.

В станциях деривационного типа вода протекает непосредственно через здание ГЭС, где установлены турбины.

Позволяют аккумулировать гидроэнергию для использования ее в периоды пиковых нагрузок гидроаккумулирующие ГЭС. В ненапряженном режиме, например, ночью ее гидротурбины функционируют как насосы, перекачивая воду в верхнее водохранилище. Когда появляются пиковые нагрузки, вода из него направляется в трубопровод, подающий ее на лопасти турбин.

Достоинства гидроэлектростанций

Строительство и эксплуатация гидроэлектростанций сопровождается дискуссиями относительно их плюсов и минусов.

Положительным фактором подобного производства электроэнергии является возобновление используемых природных ресурсов . В результате стоимость полученной таким образом электрической энергии существенно ниже, чем на прочих видах электростанций, Например, на ГЭС России она вдвое меньше, чем на тепловых.

Гидростанции гибки в управлении. С помощью их турбин можно регулировать мощность станции от минимальной до предельной. При этом отличие от тепловых и некоторых других станций они способны быстро набирать рабочую мощность с минимальных показателей.

Функционирование ГЭС не сопровождается вредными загрязнениями воздуха. К положительным факторам можно и отнести влияние их водохранилищ на формирование более умеренных климатических показателей в соответствующем регионе.

Строительство плотин и образование улучшают судоходство, влияют на увеличение рыбных запасов в них, способствуют рыбоводству.

Их минусы

Критики ГЭС обоснованно указывают на проблемы, в первую очередь экологические , которые вызываются их появлением. Прежде всего, это затопление больших массивов сельскохозяйственных угодий, в том числе плодородных земель. Оставшаяся пойменная почва теряет влагу. Исчезают многие виды растительности. В результате в моря и океаны меньше попадает ценных биогенных веществ.

Ограниченные или останавливаемые пропуски воды на плотинах вынуждают видоизменяться уникальным экологических системам в руслах и поймах рек. В результате реки мелеют и загрязняются, сокращается численность рыб, исчезают их некоторые виды. Плотины порой препятствуют нересту проходных рыб, заставляя местные рыбхозяйства приспосабливаться к новым условиям. Некоторые беспозвоночные и другие водные животные исчезают с одновременным появлением обилия мошек. Многие перелетные птицы лишаются привычных мест гнездования.

При проектировании станций и их строительстве приоритет отдается только местностям, располагающим большими водными запасами. Они зачастую находятся намного дальше от потребителей, чем ТЭС. При этом другие факторы не всегда учитываются. Представляют потенциальную опасность ГЭС на горных реках, которые порой сооружаются в районах с высокой сейсмической опасностью.

Указывается на значительно большие капитальные затраты по сравнению с сооружением тепловых станций. При сооружении плотин нужны огромные затраты на строительство шлюзов для перевода судов на нужный уровень воды.

Одним из основных достоинств объектов малой гидроэнергетики является экологическая безопасность. В процессе их сооружения и последующей эксплуатации вредных воздействий на свойства и качество воды нет. Водоемы можно использовать и для рыбохозяйственной деятельности, и как источники водоснабжения населения. Однако и помимо этого у микро и малых ГЭС немало достоинств. Современные станции просты в конструкции и полностью автоматизированы, т.е. не требуют присутствия человека при эксплуатации. Вырабатываемый ими электрический ток соответствует требованиям ГОСТа по частоте и напряжению, причем станции могут работать как в автономном режиме, т. е. вне электросети энергосистемы края или области, так и в составе этой электросети. А полный ресурс работы станции - не менее 40 лет (не менее 5 лет до капитального ремонта). Ну а главное - объекты малой энергетики не требуют организации больших водохранилищ с соответствующим затоплением территории и колоссальным материальным ущербом.

При строительстве и эксплуатации МГЭС сохраняется природный ландшафт, практически отсутствует нагрузка на экосистему. К преимуществам малой гидроэнергетики - по сравнению с электростанциями на ископаемом топливе - можно также отнести: низкую себестоимость электроэнергии и эксплуатационные затраты, относительно недорогую замену оборудования, более длительный срок службы ГЭС (40-50 лет), комплексное использование водных ресурсов (электроэнергетика, водоснабжение, мелиорация, охрана вод, рыбное хозяйство).

Многие из малых ГЭС не всегда обеспечивают гарантированную выработку энергии, являясь сезонными электростанциями. Зимой их энергоотдача резко падает, снежный покров и ледовые явления (лед и шуга) так же, как и летнее маловодье и пересыхание рек могут вообще приостановить их работу. Сезонность малых ГЭС требует дублирующих источников энергии, большое их количество может привести к потере надежности энергоснабжения. Поэтому во многих районах мощность малых ГЭС рассматривается не в качестве основной, а в качестве дублирующей.

У водохранилищ малых ГЭС, особенно горных и предгорных районов, очень остро стоит проблема их заиления и связанная с этим проблема подъема уровня воды, затоплений и подтоплений, снижения гидроэнергетического потенциала рек и выработки электроэнергии. Известно, например, что водохранилище Земонечальской ГЭС на реке Куре было заилено на 60% в течение 5 лет.

Для рыбного хозяйства плотины малых ГЭС менее опасны, чем средних и крупных, перекрывающих миграционные пути проходных и полупроходных рыб и перекрывающих нерестилища. Хотя в целом создание гидроузлов не устраняет полностью урон рыбному стаду на основных реках, т.к. речной бассейн - это единая экологическая система и нарушения ее отдельных звеньев неизбежно отражаются на системе в целом.

Тепловые электростанции, Атомные электростанции, Гидроэлектростанции, Стационарные дизельгенераторы, Передвижные электростанции, Контейнерные электростанции, Электростанции в кожухе, Открытые электростанции

Тепловые электростанции

Тепловые электростанции – отличаются простотой технологического цикла, надежностью и аварийной безопасностью. Используют в качестве топлива, преимущественно, уголь, мазут, торф и природный газ. К преимуществам таких станций стоит отнести простоту переоборудования или модернизации, перехода на другой вид топлива. К минусам можно смело отнести высокую себестоимость тепловой электроэнергии и существенное загрязнение атмосферы, так как ТЭЦ вырабатывают энергию по принципу сжигания топлива.

Атомные электростанции

Атомные электростанции – наиболее противоречивый источник энергии, использующий для генерации электроэнергии атомную реакцию. В безаварийном режиме данный вид станций является наиболее предпочтительным, однако аварии несут за собой катастрофические последствия. Среди преимуществ невысокая стоимость энергии и огромная мощность электростанций. Большинство недостатков связаны с безопасностью и сложностью утилизацией ядерных отходов, а также консервацией отработавших свой ресурс блоков.

Гидроэлектростанции

Гидроэлектростанции – используют для генерации электроэнергии природную силу движения воды. До появления атомной энергетики именно ГЭС были основой процесса электрификации. Преимущества гидроэлектростанций неоспоримы и включают: самую малую стоимость энергии, относительно высокую безопасность и безвредность для окружающей среды, а также высокую мощность. Однако существуют и недостатки: число мест, подходящих для постройки станции, весьма ограничено и существенно меняется экосистема водоема в районе станции.

Виды электростанций - характеристика, плюсы и минусы устройств

Под электростанцией подразумевается комплекс устройств, оборудования и аппаратуры, предназначенных для выработки электрической энергии. Сюда также относятся необходимые для этого строения и здания, которые расположены на соответствующей территории. Независимо от видов электростанций большинство из них функционирует за счет энергии вращения вала генератора.

Характеристики электростанций

Все электрические станции объединены и образуют Единую энергетическую группу, которую создали с целью более эффективного использования их мощностей, чтобы непрерывно снабжать потребителей электроэнергией. Основным элементом в устройстве считается электрогенератор, который выполняет определенные функции:

  • Гарантирует непрерывную работу одновременно с другими энергосистемами и обеспечивает энергией собственные автономные нагрузки.
  • Обеспечивает быстрое реагирование на наличие или отсутствие нагрузки, которая соответствует его номинальному значению. Производит запуск электродвигателя, обеспечивающего функционирование всей станции.
  • Совместно со специальным оборудованием выполняет защитные функции.
  • Каждый генератор отличается формами, размерами и источником энергии, который вращает вал. Кроме него, в станцию входят: турбины, котлы, трансформаторы, распределительное оборудование, технические средства коммутации, автоматика, релейная защита. Сейчас большое внимание уделяется выпуску более компактных установок.

    Они вырабатывают электроэнергию, которая питает не только различные объекты, но и целые поселения, находящиеся на удаленном расстоянии от электрических линий. В основном они используются на полярных станциях и предприятиях, добывающих полезные ископаемые.

    Основные виды

    Классификация электростанций в первую очередь проводится по типу энергоносителей. К ним относятся уголь, природный газ, вода рек, ядерное топливо, дизельное горючее, бензин и т. д. Список основных станций:

  • ТЭС — расшифровка аббревиатуры: тепловая электрическая станция. Для ее работы используется природное топливо, а она может быть конденсационной (КЭС) или теплофикационной (ТЭЦ).
  • ГЭС — гидравлическая электростанция, которая работает за счет воды рек, падающей с высоты. Существует ее разновидность — ГАЭС (гидроаккумулирующая).
  • АЭС — атомные станции, энергоносителем которых является ядерное топливо.
  • ДЭС — стационарные или передвижные электростанции, работающие на дизельном топливе. Обычно это станции малой мощности, которые используются в строительстве и частном секторе, где нет линий электропередач.
  • Существуют еще солнечные, ветровые, приливные и геотермальные источники электропитания, которые слабо применяются в нашей стране. У них есть ряд недостатков природного характера, и они представляют собой альтернативные виды выработки электроэнергии.

    Тепловые и гидравлические

    Тепловые электростанции России создают около 70% от всей электроэнергии. Для их функционирования используется мазут, уголь, газ, а в некоторых регионах — торф и сланцы. На теплоэлектроцентралях кроме электрической производится тепловая энергия.

    Одним из основных элементов станции является турбина, которая вращается за счет вырабатываемого пара. Преимуществом ТЭС считается то, что ее оборудование можно разместить практически везде, где есть природные энергоносители. Кроме того, на их работу практически не влияют природные факторы.

    Но при этом применяемое топливо не возобновляется, то есть его ресурсы могут закончиться, а само оборудование засоряет окружающую среду. В России тепловые станции не оборудованы эффективными системами для очистки от вредных и токсичных веществ.

    Газовое оборудование считается более экологичным, но идущие к нему трубы также наносят вред природе. Станции, которые находятся в центральном регионе страны работают на природном газе и мазуте, а в восточных районах — на угле. Поэтому их размещение осуществляется ближе к месторождениям природного топлива.

    По своей значимости гидравлические станции расположились на втором месте после ТЭС. Их основное отличие — это использование энергии воды, которая относится к возобновляемым ресурсам. Если смотреть по карте России, то можно заметить, что самые мощные ГЭС находятся в Сибири на Енисее и Ангаре. Список крупных электростанций:

  • Саяно-Шушенская — обладает мощностью 6,4 тыс. мВт.
  • Красноярская — 6 тыс. мВт.
  • Братская — 4,5 тыс. мВт.
  • Усть-Илимская — 3,84 тыс. мВт.
  • Схема принципа действия установок довольно проста. Падающая вода приводит в движение турбины, которые вращают генераторы, и начинает вырабатываться электроэнергия. Стоимость электричества, производимого ГЭС, считается самой дешевой, и она в 5—6 раз меньше, чем на ТЭС. Кроме того, чтобы управлять гидравлической станцией, требуется меньшее количество сотрудников.

    Большую разницу составляет время запуска установки. Если для ГЭС этот параметр составляет 3—5 минут, то у ТЭС он будет длиться несколько часов. С другой стороны, гидравлическая установка функционирует на полную мощность только при большом подъеме уровня воды.

    Сейчас большое внимание уделяется строительству гидроаккумулирующих станций, которые отличаются от традиционных установок возможностью перемещения одинакового количества воды между нижним и верхним бассейнами. В ночное время, когда есть излишки электроэнергии, вода подается снизу вверх, а в дневное — наоборот.

    Атомные и дизельные

    По количеству выпускаемой энергии атомные электростанции располагаются на третьем месте. Их доля в энергетике России составляет всего 10%. В Соединенных Штатах это значение равно 20%, а самый высокий показатель во Франции — более 75%.

    После катастрофы на АЭС в Чернобыле была сокращена программа по строительству и развитию ядерных электростанций. Наиболее известные объекты в России:

    • Ленинградский;
    • Курский;
    • Смоленский;
    • Белоярский и др.

    Сейчас наиболее популярны атомные теплоэлектроцентрали, назначение которых — производство электрической энергии и тепла. Станция такого типа функционирует в поселке Билибино на Чукотке. Кроме того, одним из последних направлений считается создание АСТ — атомных станций теплоснабжения, в которых происходит превращение ядерного энергоносителя в тепловую энергию.

    Такое оборудование успешно работает в Нижнем Новгороде и Воронеже. При правильной эксплуатации АЭС является самой экологичной установкой, а именно:

    • несущественные выбросы в атмосферу;
    • кислород практически не поглощается;
    • не создается парниковый эффект.

    Если рассматривать принцип работы атомной электростанции, то следует учитывать катастрофические последствия после аварий. Отработанный энергоноситель также требует специального захоронения в ядерных могильниках.

    Мобильные дизельные электростанции стали неотъемлемой частью для снабжения электроэнергией отдаленных районов и объектов строительства. Помимо этого, их зачастую используют как аварийные или резервные источники.

    Основным элементом оборудования считается генератор, который вращается от двигателя внутреннего сгорания. Стационарные установки могут обладать мощностью до 5 тыс. кВт, а передвижные — не более 1 тыс. кВт.

    Одним из их достоинств считаются компактные размеры, поэтому их можно размещать в небольших помещениях. К минусам можно отнести зависимость от наличия топлива, способов его доставки и хранения.

    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 технологии накопления энергии изменят мир :: Технологии и медиа :: Газета РБК

    Возможность накопления электроэнергии в промышленных масштабах выгодна всем участникам рынка: производителям, поставщикам, потребителям и регулятору

    Последний аналитический отчет исследовательских организаций GTM Research and ESA’s U.S. Energy Storage Monitor говорит о рекордном объеме инвестиций в проекты по разработке и созданию накопителей энергии. Объем венчурных инвестиций и проектного финансирования в данном секторе в третьем квартале 2016 года достиг $660 млн при годовом прогнозе в $812 млн. Мы видим, что в развитых странах технологии накопления энергии выходят на стадию «предкоммерческого» использования.

    Проблема сохранения

    Основным отличием электроэнергетики от любой другой «физической» отрасли является невозможность хранения производимого ею товара в промышленных масштабах. В каждую единицу времени в этой отрасли должно производиться ровно столько электроэнергии, сколько нужно потребителю.

    Чтобы обеспечить такую возможность, необходимы или дорогие резервные генерирующие мощности, или сложные географически распределенные энергосистемы. Нельзя иметь в энергосистеме только атомные электростанции (АЭС), которые не умеют быстро сбрасывать и набирать нагрузку, или только возобновляемые источники энергии (ВИЭ) — солнце и ветер, например, могут не светить и не дуть в нужный момент. Поэтому значительная доля генерации осуществляется за счет традиционных ископаемых ресурсов (угля, газа), обеспечивающих и надежность, и необходимую маневренность.

    Режим работы любой энергосистемы определяется в первую очередь степенью нагрузки на нее со стороны потребителей. Как правило, ночью потребление электроэнергии значительно снижается, а утром и вечером — превышает уровень дневного потребления. И вообще, независимо от времени суток электрическая нагрузка непрерывно меняется. Эти постоянные колебания осложняют задачу сохранения баланса между производством и потреблением и приводят к тому, что генерирующие мощности значительную часть времени работают в экономически неоптимальном режиме.

    Существует три традиционных типа электростанций: атомные, тепловые (ТЭС) и гидроэлектростанции (ГЭС). АЭС по соображениям безопасности не регулируют свою нагрузку. ГЭС для работы с неравномерным графиком нагрузки подходят гораздо лучше, но они есть далеко не в каждой энергосистеме, а если и есть, то не всегда в необходимом количестве. Таким образом, основная нагрузка по покрытию неравномерности суточного электропотребления ложится на ТЭС. Это, в свою очередь, приводит к их работе в неэкономичном режиме, увеличивает расход топлива и, как следствие, стоимость электроэнергии для потребителей.

    Все вышеперечисленные проблемы, а также ряд других могут быть решены с помощью технологий промышленного накопления энергии.

    Эффекты от накопления

    1. Эффект для генерации: использование накопителей позволит оптимизировать процесс производства электроэнергии за счет выравнивания графика нагрузки на наиболее дорогое генерирующее оборудование, а также избавить дорогую тепловую генерацию от роли регулятора. В свою очередь, это неизбежно приведет к сокращению расходов углеводородного топлива, повышению коэффициента использования установленной мощности электростанций, увеличит надежность энергоснабжения и снизит потребности в строительстве новых мощностей.

    2. Эффект для государственного регулирования: накопители позволяют создать энергетический резерв без избыточной работы генерирующих мощностей, оптимизировать режим работы электростанций, обеспечить спокойное прохождение ночного минимума и дневного максимума нагрузок.

    3. Эффект для потребителей: электроэнергия становится дешевле, повышается надежность энергоснабжения, можно обеспечить работу критического оборудования при перебоях с питанием и создать резерв на случай аварий.

    4. Эффект для электросетевого комплекса: накопители снижают пиковую нагрузку на электрические подстанции и затраты на модернизацию сетевой инфраструктуры, повышают качество и надежность энергоснабжения потребителей.

    Дополнительные эффекты

    Сейчас одним из главных трендов мировой энергетики является развитие ВИЭ-генерации. Среди стран, развивающих «зеленую» энергетику, наиболее ярким примером являются Дания, вырабатывающая 140% общенационального спроса на энергию с помощью ВИЭ, и Германия, где на ВИЭ приходится около 50% установленной мощности электростанций (94 из 182 ГВт) и эта доля продолжает неуклонно расти. В отдельные часы ВИЭ уже могут обеспечить до 100% потребности в электроэнергии. При этом и тепловым, и атомным электростанциям приходится выполнять резервную функцию, поскольку выработка ВИЭ-генерации непостоянна. Накопители электроэнергии могут стать выходом для продолжения успешной интеграции ВИЭ в энергосистемы различных стран, они позволят сгладить колебания выработки ВИЭ и выровнять график нагрузки.

    Другим трендом является развитие распределенной энергетики. Потребители хотят минимизировать свои затраты и устанавливают собственные генерирующие источники (например, солнечные батареи или ветрогенераторы). В странах, где доля распределенной генерации высока, возникает проблема интеграции таких потребителей в рыночную систему. Поскольку сам потребитель забирает от своего источника столько электроэнергии, сколько ему нужно в данный момент времени, у него могут возникать излишки. Проблема продажи этих излишков в сеть может быть решена с помощью накопителей. Помимо этого они могут использоваться и для создания индивидуальных резервов.

    Конкуренция технологий

    На сегодняшний день 99% промышленного накопления и хранения электроэнергии (около 132,2 ГВт) обеспечивают гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС). На все прочие технологии накопления приходится 1%, в основном речь идет о накопителях на сжатом воздухе, сульфидных натриевых аккумуляторных батареях и литиевых аккумуляторных батареях. Наиболее проверенными из накопителей являются ГАЭС и устройства, работающие на технологии сжатого воздуха. Остальные технологии пока еще находятся в процессе развития.

    При этом если ГАЭС и устройства, использующие технологии сжатого воздуха, могут хранить достаточно большие объемы электроэнергии в течение нескольких часов, они достаточно ограничены в плане подвода большого количества энергии для поддержки или противодействия различным краткосрочным колебаниям.

    Что касается аккумуляторных батарей, то текущие оценки затрат на их установку варьируются от $200 до $800 за 1 кВт установленной мощности. Наименьшие затраты соответствуют свинцово-кислотным аккумуляторам, поскольку они находятся на более высокой стадии технологического развития. Этот диапазон соответствует нижней границе стоимости для ГАЭС, но он гораздо ниже, чем у других потенциальных и новых технологий хранения. Однако основным недостатком свинцово-кислотных и других АБ является их низкая продолжительность жизни по сравнению с ГАЭС, которые имеют гораздо более длительные сроки эксплуатации. Срок службы АБ существенно различается в зависимости от частоты применения, скорости разрядки и количества циклов глубокой разрядки.

    Нужны ли России технологии хранения энергии?

    Хранение электроэнергии названо McKinsey Global Institute одной из 12 прорывных технологий, которые существенным образом изменят глобальную экономику. По оценкам BCC Research, совокупный среднегодовой темп роста рынка аккумуляторных батарей всех типов составит за ближайшие десять лет 18,7%: с $637 млн в 2014 году до $3,96 млрд в 2025 году.

    Мощность электрических накопителей в странах ЕС, США и Китае, по различным сценариям Международного энергетического агентства, к 2050 году возрастет от двух до восьми раз. В России после 2022 года прогнозируется новый инвестиционный цикл в энергетике. Потенциальная ниша для новых энергообъектов оценивается в 15–30 ГВт. Инвестиции могут составить $500–​700 млрд к 2035 году. При этом выиграть от применения накопителей смогут практически все участники рынка.

    Росатом Госкорпорация «Росатом» ядерные технологии атомная энергетика АЭС ядерная медицина

     

    Мировой уровень выделяемого углекислого газа составляет около 32 млрд тонн в год и продолжает расти. Прогнозируется, что к 2030 году объем выделяемого углекислого газа превысит 34 млрд тонн в год.

    Решением проблемы может стать активное развитие ядерной энергетики, одной из самых молодых и динамично развивающихся отраслей глобальной экономики. Все большее количество стран сегодня приходят к необходимости начала освоения мирного атома.

    Установленные мощности мировой атомной энергетики составляют 397 гигаватт. Если бы вся эта мощность генерировалась за счет угольных и газовых источников, то в атмосферу ежегодно выбрасывалось бы дополнительно около 2 млрд тонн углекислого газа. По оценкам межправительственной группы экспертов по изменению климата, все бореальные леса (таежные леса, расположенные в северном полушарии) ежегодно поглощают около 1 млрд тонн СО2, а все леса планеты – 2,5 млрд тонн углекислоты. То есть, если за критерий взять влияние на уровень СО2 в атмосфере, атомная энергетика соизмерима с «экологической мощностью» всех лесов планеты.

    В чем преимущества ядерной энергетики?

    Огромная энергоемкость

    1 килограмм урана с обогащением до 4%, используемого в ядерном топливе, при полном выгорании выделяет энергию, эквивалентную сжиганию примерно 100 тонн высококачественного каменного угля или 60 тонн нефти.

    Повторное использование

    Расщепляющийся материал (уран-235) выгорает в ядерном топливе не полностью и может быть использован снова после регенерации (в отличие от золы и шлаков органического топлива). В перспективе возможен полный переход на замкнутый топливный цикл, что означает практически полное отсутствие отходов.

    Снижение «парникового эффекта

    Интенсивное развитие ядерной энергетики можно считать одним из средств борьбы с глобальным потеплением. К примеру, атомные станции в Европе ежегодно позволяют избежать эмиссии 700 миллионов тонн СО2. Ежегодно работа всех АЭС российского дизайна в мире экономит выбросы парниковых газов в объеме более 210 млн тонн CO2-экв.

    Развитие экономики

    Строительство АЭС обеспечивает экономический рост, появление новых рабочих мест: 1 рабочее место при сооружении АЭС создает более 10 рабочих мест в смежных отраслях. Развитие атомной энергетики способствует росту научных исследований и объемов экспорта высокотехнологичной продукции.

    Самые низкие показатели травматизма

    Согласно исследованиям, на АЭС фиксируется самый низкий процент несчастных случаев со смертельным исходом (см. иллюстрацию, источник – публикация Всемирной ядерной ассоциации (WNA) за 2019 год, цитирующая исследование Института Пауля Шеррера).

    Полные затраты на производство электроэнергии. Доклад АЯЭ ОЭСР, 2018, 215 c. pdf, 10.46 Мб

    "Топливно-энергетический комплекс. Проблемы развития электроэнергетики в России"

    Цели урока:

    1. Продолжить формирование у школьников представлений и знаний об основных межотраслевых комплексах и отраслях экономики России;
    2. Развить и углубить знания девятиклассников о топливно-энергетическом комплексе;
    3. Рассмотреть основные типы электростанций, их характерные черты и особенности, достоинства и недостатки;
    4. Проанализировать особенности размещения по территории страны электростанций различного типа;
    5. Познакомить учащихся с основными проблемами электроэнергетики - экономическими, экологическими, социальными;
    6. Сформировать у учащихся представление о перспективах развития электроэнергетики и путях решения стоящих перед ней проблем;
    7. Продолжить формирование у школьников умения работать с различными источниками географической информации;
    8. Формирование у учащихся умения работать на компьютере.
    9. Тип урока: урок обобщения и систематизации знаний.

      Научно-методическое содержание урока: ТЭС, их приоритетное развитие и размещение. Крупнейшие ГЭС. Экологические, экономические и социальные последствия строительства ГЭС в разных регионах. Преимущества и недостатки АЭС, особенности их размещения. Крупнейшие АЭС России. Единая энергетическая система России.

      Геономенклатура: крупнейшие ТЭС: Сургутская, Костромская, Рефтинская; крупнейшие ГЭС: Волжский каскад, Красноярская, Саянская, Братская, Усть-Илимская; крупнейшие АЭС: Санкт-Петербургская, Нововоронежская, Ленинградская, Белоярская, Кольская; ЕЭС России.

      Оборудование: урок проводится в компьютерном классе, экономическая карта РФ, компьютерная презентация: "Электроэнергетика России", практическая работа с использованием компьютерных технологий, стенгазеты по Северной ТЭЦ, выполненные после экологической экскурсии на предприятие, раздаточный материал: "Основные потребители электроэнергии в России", опорные конспекты (рабочие листы).

      ХОД УРОКА

      I. Организация учащихся.

      П. Этап обобщения и систематизации.

      1) Закрепление и обобщение знаний о проблемах развития электроэнергетики в России.

      А) Вводное слово учителя и просмотр презентации: "Электроэнергетика России". В ходе просмотра вспоминаем основные понятия по теме, делаем выводы.

      • Сегодня, ребята, у нас урок обобщения знаний по теме ТЭК и мы попробуем вместе с вами решить проблемы развития электроэнергетики в России. Работать вы будете в опорных конспектах (так называемых рабочих листах). Запишите в них число (дату), а тема уже есть, прочитайте её. Наш урок начнём с просмотра компьютерной презентации по данному вопросу и проверим ваше домашнее задание, ваши знания.
      • Включите компьютеры, войдите в презентацию по электроэнергетике, нажмите F5 - показ слайдов (при ошибке: Ctrl - Z - вернуть назад)

      - Итак, сейчас мы наглядно посмотрим, подведём итог:

      Презентация.

      Слайд № 1. Название: Электроэнергетика России.

      - Дайте определение ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА. Какими свойствами она обладает, какие процессы в себя включает?

      (Для перехода к следующему слайду нажмите пробел или щелкните левой кнопкой мыши)

      Слайд № 2. - Какое место в мире занимает Россия по производству электроэнергии? Сделайте вывод.

      Слайд №3. - Какие основные типы электростанций существуют *в России?

      Назовите основные электростанции. (Покажите их на экономической карте Российской Федерации).

      Слайд №4. - Какую долю выработки электроэнергии имеет каждый тип электростанций?

      Слайд №5. - Какие виды топлива используют ТЭС для выработки электроэнергии?

      Слайд № 6. - Как работают ГЭС?

      Слайд №7. - Какое месторождение урана является в России самым крупным?

      Слайд № 8. - Какую энергию используют нетрадиционные типы электростанций? Как работают геотермальные электростанции?

      - Подведём итог: Что такое энергосистема? Для чего необходимо объединение в энергосистему? Как называется эта система в России? Что в себя включает?

      Слайд № 9. - А теперь посмотрите на размещение по территории России основных, крупнейших электростанций. В какой части страны они преобладают и почему?

      - Назовите приливную электростанцию и геотермальную. Конец показа. Закройте презентацию.

      - Кто, по-вашему, является главным потребителем электроэнергии в России?

       (краткий анализ таблицы - раздаточного материала: "Основные потребители электроэнергии в России").

       Ну а теперь после просмотра и краткого обзора мы перейдём к оценке экономико-географических достоинств и недостатков различных типов электростанций.

      Б) Учащиеся вместе с учителем оценивают экономико-географические достоинства и недостатки различных типов электростанций и составляют систематизированную таблицу. На основе составления этой таблицы идёт обобщение и систематизация знаний.

      - Заполните таблицу:

      Экономико-географические достоинства (+) и недостатки (-) основных видов электростанций:

      Типы электростанций

      Достоинства (+)

      Недостатки (-)

      ТЭС

      Могут размещаться как в районах добычи топлива, так и в районах потребления. Перевод большинства ТЭС на природных газ.

      Экологически "грязные", особенно работающие на угле, торфе и мазуте (выбросы вредных веществ в атмосферу). Работают на исчерпаемом виде топлива. "Парниковый эффект".

      ГЭС

      Использование неисчерпаемого энергоресурса. Высокий кпд -92-94% (для сравнения у АЭС и ТЭС - около 33%). Экономичность, простота управления. Относительно экологически чистое производство.

      Затопление обширных площадей под водохранилища, особенно на равнинах, подтопление окружающих территорий и изменение ландшафтов. Накопление загрязнений в водохранилищах.

      АЭС

      Потребление малых количеств энергоносителя (при расходе 1 кг урана выделяется теплота, эквивалентная сжиганию 2,5 тыс. т угля). Размещаются в районах потребления энергии, районах с острой нехваткой электроэнергии. Дешевизна энергии, небольшие затраты на строительство, универсальность размещения.

      Потенциальная опасность ядерной катастрофы, особенно в густонаселённых районах. Проблема захоронение РАО и ОЯТ (радиоактивных .отходов и отработанного ядерного топлива). АЭС наносят меньший вред окружающей среде, чем ТЭС или ГЭС (требуют меньше воздуха для разбавления выбросов, не выделяют серу, свинец и др. вредные вещества, не приводят к усилению парникового эффекта)

      В) Учащиеся знакомятся с докладом на тему "Северная ТЭЦ", выполненным после экологической экскурсии на предприятие, а также просматривают и анализируют стенгазеты по этой теме.

      Вопросы к докладу:

      • Как вы думаете, какой вид топлива является главным энергоносителем в России и почему? (Газ - огромные месторождения по территории России).
      • Чем отличается ТЭС от ТЭЦ?
      • Какие проблемы могут быть на Северной ТЭЦ? Как они решаются?

      - А с какими проблемами сталкивается в своём развитии современная электроэнергия России вообще? (Исчерпаемость - поэтому в перспективе больше использовать альтернативную энергетику и нетрадиционные источники энергии).

      Затем учащиеся вместе с учителем называют главные проблемы электроэнергии России и записывают их в рабочие листы.

      Основные проблемы электроэнергетики:

      1. Работа ТЭС на исчерпаемом виде топлива;
      2. Сокращается прирост мощностей;
      3. Не производится замена, модернизация работающего оборудования;
      4. Ядерные катастрофы на АЭС;
      5. Проблема загрязнения окружающей среды.

      2) Формирование знаний о перспективах развития электроэнергетики в России.

      Перспективы развития электроэнергетики в России:

      1. Создание современных очистных сооружений.
      2. Осуществление стратегии безопасного развития АЭС в России.
      3. Строительство мини-ГЭС малой мощности с незначительной зоной затопления и отказом от гигантских плотин на крупных реках.
      4. Замена одних видов топлива другими.
      5. Проведение энергосберегающей политики.
      6. Замена традиционных источников электроэнергии альтернативными.

      3) Практическая работа: "Нанесение на контурную карту основных электростанций России". (Дети делятся на группы.) Работа выполняется на компьютерах.

      Презентация. Практическая работа.

      Презентация. Ответы к практической работы.

      - А сейчас я предлагаю Вам выполнить практическую работу на компьютерах, закрепить ваши знания по размещению основных электростанций по территории России.

      - Используя подготовленный шаблон к/к с нанесёнными значками трёх типов электростанций (ТЭС, ГЭС, АЭС), перенесите названия электростанций из условных знаков на карту "Размещение основных электростанций на территории РФ".

      После выполнения задания работу сохранить: выбрать файл -> сохранить как -> стереть, написать фамилию и имя -> сохранить.

      4) Обобщение знаний о структуре ТЭК.

      - В конце урока или дома (см. по времени) составить самостоятельно схему, отображающую все составные части (структуру) ТЭК.

      III. Подведение итогов. Оценка деятельности учащихся.

      Сегодня на уроке мы обобщили наши знания по теме: "Топливно-энергетический комплекс", выявили плюсы и минусы в работе электростанций разного типа, нашли проблемы в развитии электроэнергетики России и разработали пути решения этих проблем. За устную работу я ставлю оценки следующим ученикам... А за практическую работу я объявлю оценки на следующем уроке.

      IV. Домашнее задание:

      Параграфы 21, 22, 23. Повторить основные определения понятий по теме: "Топливно-энергетический комплекс" и подготовится к географическому диктанту. (Заполнить схему).

      Гидроэлектростанции плюсы и минусы таблица. Главные достоинства и недостатки гидроэлектростанций

      Основные преимущества гидроэнергетики очевидны. Разумеется, главным преимуществом гидроресурсов является их возобновляемость: запас воды практически неисчерпаем. При этом гидроресурсы значительно опережают в развитии остальные виды возобновляемых источников энергии и способны обеспечивать энергией большие города и целые регионы.

      Кроме того, пользоваться этим источником энергии можно достаточно просто, что подтверждается длительной историей гидроэнергетики. Например, генераторы гидроэлектростанций можно включать или выключать в зависимости от энергопотребления.

      В то же время достаточно спорным является вопрос о влиянии гидроэнергетики на окружающую среду. С одной стороны, эксплуатация гидроэлектростанций не приводит к загрязнению природы вредными веществами, в отличии от выбросов СО 2 , производимыми ТЭС и возможными авариями на АЭС, которые могут понести за собой глобальные катастрофические последствия.

      Но в то же время образование водохранилищ требует затопления значительных территорий, зачастую плодородных, а это становится причиной негативных изменений в природе. Плотины часто перекрывают рыбам путь к нерестилищам, нарушают естественное течение рек, приводят к развитию застойных процессов, снижают способность к «самоочищению», а следовательно резко изменяют качество воды.

      Себестоимость производимой энергии на ГЭС гораздо ниже, чем на атомных и тепловых электростанциях, и они способны быстрее выходить на режим выдачи рабочей мощности после включения, однако их строительство обходится дороже.

      Современные технологии производства гидроэлектроэнергии позволяют получать довольно высокий КПД. Иногда он в два раза превышает аналогичные показатели обычных теплоэлектростанций. Во многом такая эффективность обеспечивается особенностями оборудования гидроэлектростанций. Оно очень надёжно, да и пользоваться им просто.

      Кроме того, всё используемое оборудование обладает ещё одним важным преимуществом. Это длительный срок службы, что объясняется отсутствием теплоты в процессе производства. И действительно часто менять оборудование не нужно, поломки случаются крайне редко. Минимальный срок службы ГЭС - около пятидесяти лет. А на просторах бывшего Советского Союза успешно функционируют станции, построенные в двадцатых или тридцатых годах прошлого века. Управление гидроэлектростанциями осуществляется через центральный узел, и вследствие этого в большинстве случаев там работает небольшой персонал.

      гидроэлектростанция турбина себестоимость энергия

      Потенциал гидроэнергетики можно определить, суммировав все существующие на планете речные стоки. Расчёты показали, что мировой потенциал равен пятидесяти миллиардам киловатт в год. Но и эта весьма впечатляющая цифра составляет лишь четверть от количества осадков, ежегодно выпадающих во всём мире.

      С учётом условий каждого конкретного региона и состояния мировых рек действительный потенциал водных ресурсов составляет от двух до трёх миллиардов киловатт. Эти цифры соответствуют годовой выработке энергии в 10000 - 20000 миллиардов киловатт в час.

      Чтобы осознать потенциал гидроэнергетики, выраженный этими цифрами, следует сопоставить полученные данные с показателями нефтяных теплоэлектростанций. Чтобы получить такое количество электроэнергии, станциям, работающим на нефти, требовалось бы около сорока миллионов баррелей нефти каждый день.

      Вне всяких сомнений, гидроэнергетика в перспективе не должна оказывать негативное воздействие на окружающую среду или свести его к минимуму. При этом необходимо добиться максимального использования гидроресурсов.

      Это понимают многие специалисты и поэтому проблема сохранения природной среды при активном гидротехническом строительстве актуальна как никогда. В настоящее время особенно важен точный прогноз возможных последствий строительства гидротехнических объектов. Он должен дать ответ на многие вопросы, касающиеся возможности смягчения и преодоления нежелательных экологических ситуаций, которые могут возникнуть при строительстве. Кроме того, необходима сравнительная оценка экологической эффективности будущих гидроузлов. Правда, до реализации таких планов ещё далеко, так как сегодня разработка методов определения экологического энергопотенциала не производится.

      Как и любой другой способ производства энергии, применение малых и мини-ГЭС имеет как преимущества, так и недостатки.

      Среди экономических, экологических и социальных преимуществ объектов малой гидроэнергетики можно назвать следующие. Их создание повышает энергетическую безопасность региона, обеспечивает независимость от поставщиков топлива, находящихся в других регионах, экономит дефицитное органическое топливо. Сооружение подобного энергетического объекта не требует крупных капиталовложений, большого количества энергоемких строительных материалов и значительных трудозатрат, относительно быстро окупается. Необходимо отметить, что реконструкция выведенной ранее из эксплуатации малой ГЭС обойдется в 1,5- 2 раза дешевле. Объекты малой энергетики не требуют организации больших водохранилищ с соответствующим затоплением территории и колоссальным материальным ущербом.

      Кроме того, есть возможности для снижения себестоимости возведения за счет унификации и сертификации оборудования. Современные станции просты в конструкции и полностью автоматизированы, т.е. не требуют присутствия человека при эксплуатации. Вырабатываемый ими электрический ток соответствует требованиям ГОСТа по частоте и напряжению, причем станции могут работать как в автономном режиме, т.е. вне электросети энергосистемы региона, так и в составе этой электросети. А полный ресурс работы станции - не менее 40 лет (не менее 5 лет до капитального ремонта).

      Одним из основных достоинств объектов малой гидроэнергетики является экологическая безопасность. В процессе их сооружения и последующей эксплуатации вредных воздействий на свойства и качество воды нет. Водоемы можно использовать и для рыбохозяйственной деятельности, и как источники водоснабжения населения. В процессе выработки электроэнергии ГЭС не производит парниковых газов и не загрязняет окружающую среду продуктами горения и токсичными отходами, что соответствует требованиям Киотского протокола. Подобные объекты не являются причиной наведенной сейсмичности и сравнительно безопасны при естественном возникновении землетрясений. Они не оказывают отрицательного воздействия на образ жизни населения, на животный мир и местные микроклиматические условия.

      Значительным преимуществом также является отсутствие нарушения природного ландшафта и окружающей среды в процессе строительства и на этапе эксплуатации, а также практически полная независимость от погодных условий. Обеспечивается подача потребителю дешевой электроэнергии в любое время года. ??????????????? ????????????? ???????

      Кроме того, турбины мини-ГЭС можно также использовать в качестве гасителей энергии на перепадах высот питьевых и других трубопроводов, предназначенных для перекачки различных видов жидких продуктов.

      Возможные проблемы, связанные с созданием и использованием объектов малой гидроэнергетики, менее выражены, но о них также следует сказать.

      Как любой локализованный источник энергии, в случае изолированного применения, объект малой гидроэнергетики уязвим с точки зрения выхода из строя, в результате чего потребители остаются без энергоснабжения (решением проблемы является создание совместных или резервных генерирующих мощностей -- ветроагрегата, когенерирующей мини-котельной на биотопливе, фотоэлектрической установки и т.д.).

      Наиболее распространенный вид аварий на объектах малой гидроэнергетики -- разрушение плотины и гидроагрегатов в результате перелива через гребень плотины при неожиданном подъеме уровня воды и несрабатывании запорных устройств. В некоторых случаях МГЭС способствуют заиливанию водохранилищ и оказывают влияние на руслоформирующие процессы.

      Существует определенная сезонность в выработке электроэнергии (заметные спады в зимний и летний период), приводящая к тому, что в некоторых регионах малая гидроэнергетика рассматривается как резервная (дублирующая) генерирующая мощность.

      Среди факторов, тормозящих развитие малой гидроэнергетики, большинство экспертов называют неполную информированность потенциальных пользователей о преимуществах применения небольших гидроэнергетических объектов; недостаточную изученность гидрологического режима и объемов стока малых водотоков; низкое качество действующих методик, рекомендаций и СНиПов, что является причиной серьезных ошибок в расчетах; неразработанность методик оценки и прогнозирования возможного воздействия на окружающую среду и хозяйственную деятельность; слабую производственную и ремонтную базу предприятий, производящих гидроэнергетическое оборудование для МГЭС, а массовое строительство объектов малой гидроэнергетики возможно лишь в случае серийного производства оборудования, отказа от индивидуального проектирования и качественно нового подхода к надежности и стоимости оборудования -- по сравнению со старыми объектами, выведенными из эксплуатации.

      Источники энергии

      Источниками энергии для малой гидроэнергетики являются:

      * небольшие реки, ручьи,

      * естественные перепады высот на озерных водосбросах и на оросительных каналах ирригационных систем,

      * технологические водотоки (промышленные и канализационные сбросы),

      * перепады высот питьевых трубопроводов, систем водоподготовки и других трубопроводов, предназначенных для перекачки различных видов жидких продуктов.

      Преимущества ГЭС:

      Использование возобновляемой энергии.

      Очень дешевая электроэнергия.

      Работа не сопровождается вредными выбросами в атмосферу.

      Быстрый (относительно ТЭЦ/ТЭС) выход на режим выдачи рабочей мощности после включения станции.

      Недостатки ГЭС:

      Затопление пахотных земель

      Строительство ведется там, где есть большие запасы энергии воды

      На горных реках опасны из-за высокой сейсмичности районов

      С энергетической точки зрения имеют ряд преимуществ по сравнению со всеми типами ТЭС и АЭС.

      Во-первых, они вообще не нуждаются в топливе, благодаря чему их энергия в 5-6 раз дешевле энергии ТЭС и 8-10 раз дешевле энергии АЭС. КПД гидроэлектростанций очень высок, 80-90%.

      Во-вторых, ГЭС обладают исключительно высокими маневренными свойствами: работающий гидроагрегат может увеличить мощность практически мгновенно, а запуск остановленного гидроагрегата занимает всего 1-2 мин. Неравномерность графика нагрузки практически не влияет на экономичность работы ГЭС. Эти качества делают ГЭС незаменимыми для работы в пиковой части графика, при этом выравниваются нагрузки на ТЭС и снижается их расход топлива.

      Бесопорные энергетические преимущества ГЭС не дают тем не менее основания противопоставлять их электростанциям других типов.

      В ряде стран и экономических районов гидроэнергоресурсы либо недостаточны, либо отдалены от центров потребления энергии.

      Выработка энергии на ГЭС резко колеблется в зависимости от водности года.

      Начальные затраты на строительство ГЭС чаще всего выше, чем на ТЭС, а сроки строительства длиннее. Не всегда оправданы затраты, связанные с затоплениями при создании водохранилища. В то же время эксплуатация ГЭС значительно дешевле тепловых и атомных электростанций. Отсутствуют затраты на топливо, экологические платежи за выбросы, меньше расходы на ремонт, небольшая численность персонала.

      Эти обстоятельства и определили место ГЭС в мировой энергетике. Доля участия ГЭС в энергетическом хозяйстве ряда стран различная, что связано с различной структурой топливно-энергетического баланса и различными традициями в развитии энергетики. Гидроэлектростанции обеспечивают порядка 20% российской и мировой выработки электроэнергии. Во многих странах доля гидроэнергетики существенно выше. Например, в наиболее близкой к России по природным условиям Канаде ГЭС производят 58% электроэнергии, в Бразилии - 86%, в Норвегии, известной жесткостью экологического законодательства, - 99%.

      Гидроэнергетика является компонентом и другой важнейшей отрасли народного хозяйства - водного хозяйства.

      Вода, особенно пресная, которая составляет всего 2,5% мировых запасав воды,- незаменимое природное богатство, одна из основ жизни на Земле. Доступные запасы пресной воды находятся в основном в реках, среднегодовой сток которых во всем мире составляет около 39000 км3.

      Если в прошлые столетия в большинстве районов планеты вода казалась бесплатным и неисчерпаемым природным даром, то в XX веке стремительный рост промышленности и городского населения при-

      вел к тому, что вода стала рассматриваться как недешевое и в ряде случаев дефицитное сырье.

      Использование водных ресурсов неразрывно связано с мероприятиями по их охране, прежде всего для обеспечения необходимого качества воды. При осуществления гидротехнического строительства, вносящего значительные изменения в природные условия, должны тщательно учитываться все факторы его воздействия на окружающую среду.

      Легко. 1. ТЭС. Тепловые Энерго (электро) Станции. Базируются на переработке (сжигании) твердых топливных носителей, таких, как например уголь. Плюсы: 1. Большой объем выработки электроэнергии. 2. Наиболее просты в эксплуатации. 3. Сам принцип работы и постройка их очень просты. 4. Дешевы, легкодоступны. 5. Дают рабочие места. Минусы: 1. Дают меньше электроэнергии, чем ГЭС и АЭС 2. Экологически опасны - загрязнение окружающей среды, парниковый эффект, требуют потребления невозобновляемых ресурсов (как уголь). 3. В силу своего примитивизма являются просто морально устаревшими. ГЭС - Гидро Электро Станция. Базируются на использовании водных ресурсов, реки, приливно-отливные циклы. Плюсы: 1. Относительно экологически безопасны. 2. Дают в разы больше электроэнергии, чем ТЭС. 3. Могут давать дополнительные подпроизведственные структуры. 4. Рабочие места. 5. Более просты в эксплуатации, чем АЭС. . Минусы: 1. Опять же, экологическая безопасность относительна (взрыв плотины, загрязнение воды при отсутствии очистительного цикла, нарушение баланса). 2. Большие затраты на строительство. 3. Дают меньше энергии, чем АЭС. АЭС - Атомные Электростанции. Самые совершенные на данный момент ЭС по уровню мощности. Используют урановые стержни изотопа урана -278 и энергию атомной реакции. Плюсы: 1. Относительно малое потребление ресурсов. Самый главный - уран. 2. Мощнейшие по выработке электроэнергии ЭС. Одна ЭС может обеспечивать целые города и мегаполисы, ближлежащие районы, вообщем, охватывают огромные территории. 3. Более современны, чем ТЭС. 4. Дают большое количство рабочих место. 5. Открывают пути к созданию более совершенных ЭС. Минусы: 1. Постоянное загрязнение окружающей среды. Смог, радиация. 2. Потребление редких ресурсов - уран. 3. Использование воды, загрязнение ее. 4. Вероятная угроза экологической суперкатастрофы. При потере контроля за ядерными реакциями, нарушениями цикла охлаждения (ярчайший пример обоих ошибок - Чернобыль; АЭС до сих пор закрыта саркофагом, самая страшная экологическая катастрофа в истории человечества) ,внешнем в воздействии (землетрясение, прмер - Фукусима), военной атаке или подрыве террористами - весьма вероятна (или - почти стопроцентна) экологическая катастрофа, а также весьма вероятна угроза взрыва АЭС, - это взрыв, ударная волна, и самое главное, радиоактивное заражение обширной территории, отзвуки такой катастрофы могут поразить весь мир. Потому АЭС является наравне с ОМП (Оружием Массового Поражения) одним из самых опасных достижений человечества, хотя АЭС - это Мирный атом. Впервые АЭС была создана в СССР. Энергетику необходимо развивать отнюдь не только в направлении использования возонбновляемых ресурсов, а еще также развивать более совершенные типы ЭС, которые будут принципиально новыми по своей основе и типу работы. Гипотетически, в скором времени начнется освоения космоса, также проникновение в другие тайны микромира и вообще, физики могут дать поразительные результаты. Доведение до максимального совершенства АЭС - также перспективный путь развития энергетики. На данном этапе конечно же, наиболее вероятным и реализуемым является вариант развития ветрогонных комплексов, солнечных батарей и ДОВЕДЕНИЕ до максимального совершенства ГЭС и АЭС.

      Новосибирский государственный университет

      Высший колледж информатики

      Реферат по безопасности жизнедеятельности

      Тема: «Безопасность и экологичность гидроэнергетики»

      Студент: Кисарова Валентина

      Группа: 803С

      Преподаватель: Хегай Э.Г.

      Энергетика делится на традиционную и нетрадиционную. Традиционная энергетика базируется на использовании ископаемого горючего или ядерного топлива и энергии воды крупных рек. Она подразделяется на теплоэнергетику, электроэнергетику, ядерную энергетику и гидроэнергетику.

      Многие тысячелетия верно служит человеку энергия, заключенная в текущей воде. Запасы ее на Земле колоссальны. Недаром некоторые ученые считают, что нашу планету правильнее было бы называть не Земля, а Вода - ведь около трех четвертей поверхности планеты покрыты водой. Огромным аккумулятором энергии служит Мировой океан, поглощающий большую ее часть, поступающую от Солнца. Здесь плещут волны, происходят приливы и отливы, возникают могучие океанские течения. Рождаются могучие реки, несущие огромные массы воды в моря и океаны. Понятно, что человечество в поисках энергии не могло пройти мимо столь гигантских ее запасов. Раньше всего люди научились использовать энергию рек.

      Изобретение паровой машины, казалось бы, остановило многовековое триумфальное шествие водяных колес. Маленькие пыхтящие двигатели, которые можно было устанавливать где угодно, а не только на берегу реки, приводили в движение станки и кузнечные молоты и сукновальни, покусились даже на извечное предназначение водяных колёс - на орошение полей. Одно за другим шли на слом гигантские водяные колёса, казалось, многовековая история водяной энергетики близится к завершению. Но когда наступил золотой век электричества, произошло возрождение водяного колеса, правда, уже в другом обличье - в виде водяной турбины. Электрические генераторы, производящие энергию необходимо было вращать, а это вполне успешно могла делать вода.

      Гидроэнергия, равно как солнечная энергия, используется очень давно. Упоминание об использовании энергии воды на водяных мельницах для помола зерна и дутья воздуха при выплавке металла относится к концу II в. до н. э. С течением столетий размеры и эффективность водяных колёс увеличились. В XI в. в Англии и Франции одна мельница приходилась на 250 человек. В это время сфера применения мельниц расширилась. Они стали использоваться в сукновальном производстве, при варке пива, распилке леса, для работы откачивающих насосов, на маслобойнях. Можно считать, что современная гидроэнергетика родилась в 1891 году. В этом году русский инженер Михаил Осипович Доливо-Добровольский, эмигрировавший в Германию по причине «политической неблагонадёжности», должен был демонстрировать на электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне изобретённый им двигатель переменного тока. Этот двигатель мощностью около 100 киловатт в эпоху господства постоянного электрического тока сам по себе должен был стать гвоздём выставки, но изобретатель решил для его питания построить ещё и совершенно неожиданное по тем временам сооружение - гидроэлектростанцию. В небольшом городке Лауффен Доливо-Добровольский установил генератор трёхфазного тока, который вращала небольшая водяная турбина. Электрическая энергия передавалась на территорию выставки по невероятно протяжённой для тех лет линий передачи длиной 175 километров (это сейчас линии передач длиной в тысячи километров никого не удивляют, тогда же подобное строительство было единодушно признано невозможным). Всего за несколько лет до этого события виднейший английский инженер и физик Осборн Рейнольдс в своих Канторовских лекциях неопровержимо, казалось бы доказал, что при передаче энергии по средствам трансмиссии потери энергии составляют всего лишь 1,4% на милю, в то время как при передачи электрической энергии по проводам на такое же расстояние потери составят 6%. Опираясь на данные опытов, он сделал вывод о том, что при использовании электрического тока на другом конце линии передачи вряд ли удастся иметь более15-20% начальной мощности. В то же время, считал он, можно быть уверенным в том, что при передаче энергии приводным тросом сохранится 90% мощности. Этот «неоспоримый» вывод был успешно опровергнут практикой работы первенца гидроэнергетики в Лауффене.

      Но эра гидроэнергетики тогда ещё не наступила. Преимущества гидроэлектростанций очевидны - постоянно возобновляемый самой природой запас энергии, простота эксплуатации, отсутствие загрязнения окружающей среды. Да и опыт постройки и эксплуатации водяных колёс мог бы оказать не малую помощь гидроэнергетикам. Однако постройка плотины крупной гидроэлектростанции оказалось задачей куда более сложной, чем постройка небольшой запруды для вращения мельничного колеса. Чтобы привести во вращение мощные гидротурбины, нужно накопить за турбиной огромный запас воды. Для постройки плотины требуется уложить такое количество материалов, что объём гигантских египетских пирамид по сравнению с ним покажется ничтожным. Поэтому в начале ХХ века было построено всего несколько гидроэлектростанций. Это было лишь началом. Освоение гидроэнергоресурсов осуществлялось быстрыми темпами, и в 30-е годы ХХ века была завершена реализация таких крупных проектов, как ГЭС Гувер в США мощностью 1,3 Гиговатт. Строительство подобных мощных ГЭС вызвало рост использования энергии в промышленно развитых странах, а это, в свою очередь, дало толчок программам освоения крупных гидроэнергетических потенциалов.

      В настоящее время использование энергии воды по-прежнему остается актуальным, а основным направлением является производство электроэнергии.

      Гидроэлектростанции или сокращенно ГЭС строятся преимущественно на крупных реках. И имеют массу положительных и отрицательных сторон.

      К положительным можно отнести то, что они используют возобновляемые природные ресурсы, «экономят» топливные ресурсы (в том числе и денежные средства на их добычу и транспортировку), требуют в 15-20 раз меньше обслуживающего персонала, нежели ТЭС (тепловые электростанции), значительный КПД (свыше 80 %), низкая себестоимость (в 5 – 6 раз меньше нежели ТЭС), позволяют регулировать сток воды,позволяют оградить прилегающие территории от катастрофических наводнений, улучшают условия для судоходства страны (территории), создают условия для развития массового культурного отдыха.

      К минусам можно отнести стопроцентную привязанность к крупным рекам, затопление значительной части земель (лугов, населенных пунктов лесных массивов), происходит постепенное изменение микроклимата окружающих территорий, сокращаются стада ценных рыб, развиваются сине-зеленые водоросли.

      Еще одним представителем ГЭ являются Гидроаккумулирующие электростанции или ГАЭС, которые возводятся только лишь в крупнейших промышленных густонаселенных районах, где располагается большое количество потребителей электроэнергии. Они в значительной мере снижают проблему нехватки электроэнергии (особенно в дневное время), строятся преимущественно на искусственных водоемах, следовательно причиняют незначительный вред окружающей флоре и фауне, являются обоснованными в плане финансовых затрат, однакоэкономически являются невыгодными (убыточными), т.к. при своей работе потребляют электроэнергии несколько больше, чем сами же производят.

      При использовании гидроэнергоресурсов очень важен экологический аспект. Гидроэнергоресурсы - это запасы энергии текущей воды речных потоков и водоемов, расположенных выше уровня моря (а также энергии морских приливов).Строительство ГЭС во многих случаях сопровождается сооружением водохранилищ, которые подчас оказывают негативное влияние на экологическую обстановку, вносят ряд изменений в природу. Гидроэнергетика будущего должна при минимальном негативном воздействии на природную среду максимально удовлетворять потребности людей в электроэнергии. Поэтому проблемами сохранения природной и социальной среды при гидротехническом строительстве уделяется сегодня все большее внимание. В современных условиях особенно важен верный прогноз последствий подобного строительства. Результатом прогноза должны стать рекомендации по смягчению и преодолению неблагоприятных экологических ситуаций при строительстве ГЭС, сравнительная оценка экологической эффективности созданных или проектируемых гидроузлов. Таким образом, можно говорить о целесообразности образования новой, более узкой и сложной категории гидроэнергетических ресурсов - экологически эффективной части, дифференцированной по степени экологической нагрузки, вызванной использованием определенной доли гидроэнергопотенциала. К сожалению, на настоящий момент разработка методов определения экологического энергопотенциала практически не ведется, но очевидно, что развитие гидроэнергетики без детальных экологических экспертиз гидроэнергетических проектов способно подорвать и без того хрупкое экологическое равновесие в мире.

      На волне интереса к возобновляемым источникам энергии в мире то тут, то там возводятся плотины гидроэлектростанций, некоторые из них поражают воображение своей грандиозностью. Но, отдавая должное смелым инженерным решениям, следует помнить, что удерживаемые плотинами огромные массы воды таят в себе страшную разрушительную мощь.

      Гидроэнергетические объекты оказывают существенное влияние на окружающую природную среду. Это влияние является локальным. Однако сооружение каскадов крупных водохранилищ, намечая переброска части стока рек Сибири в Среднюю Азию и другие крупные водохозяйственные мероприятия могут изменить природные условия в региональном масштабе.

      В период эксплуатации происходит разносторонне влияние гидроэнергетических объектов на окружающую среду. Наиболее существенное влияние на природу оказывают водохранилища:

      1. Создание водохранилищ ведёт за собой затопление территории. В зону затопления могут попасть сельскохозяйственные угодья, месторождения полезных ископаемых, промышленные и гражданские сооружения, памятники старины, дороги, лесные массивы, места постоянного обитания животных и растений и т. д. Наиболее заселены и освоены прирусловые участки реки и районы в устьях притоков. На склонах гор мало сельскохозяйственных угодий, обычно там отсутствуют промышленные объекты. Поэтому создание водохранилищ в горных условиях приносит значительно меньший ущерб, чем на равнинах.
      1. Подтопление. Подтопление прилежащих к водохранилищу земель происходит вследствие подъёма уровня грунтовых вод. В зоне избыточного увлажнения подтопление влечёт за собой негативны последствия - переувлажнение корней растений и их отмирание. С изменением водно-воздушного режима почвы может произойти заболачивание и оглеение почв, что ухудшает качество почвы и снижает её продуктивность. В засушливых районах подтопление улучшает условия произрастания растений при соответствующих глубинах почвенных вод. В неблагоприятных условиях может происходить засоление почвы.
      2. Переработка берегов. Вследствие подъёма и снижения уровня воды в водохранилище при регулировании стока и волновых явлений проходит переработка берегов водохранилища, Она заключается в размыве и обрушении крутых склонов, срезке мысов и кос. Размеры переработки берегов зависят от их геологического строения, режима уровней воды и глубины водохранилища, конфигурации берегов, господствующих ветров и т. п. Относительная стабилизация берегов происходит через 5-20 лет после наполнения водохранилища.
      3. Качество воды. Вследствие снижения скорости течения и уменьшения перемещения воды по глубине существенно изменяются физико-химические характеристики. На качество в годы в водохранилище влияет заселённость зоны затопления, видовой и возрастной состав леса, подлеска и лесной подстилки, наличие притоков, режим и глубина сработки водохранилища и т. п. При создании водохранилищ необходимо тщательно изучить Совместное влияние всех факторов с учётом перспектив строительства каскадов ГЭС и принимать меры для поддержания качества воды. Качество воды - характеристика состава и свойств воды, определяющая пригодность её для конкретных видов водопользования. Должна производиться тщательная очистка сточных вод, поступающих в водохранилище. Использовать прилегающие земли в сельском хозяйстве надо, применяя передовые методы агротехники, ограничивающие вынос удобрений в водохранилище.
      4. Влияние водохранилищ на микроклимат. Водохранилища повышают влажность воздуха, изменяют ветровой режим прибрежной зоны, а также температурный и ледяной режим водотока. Это приводит к изменению природных условий, а также жизни и хозяйственной деятельности населения, обитания животных, рыб. Степень влияния крупных водохранилищ на микроклимат различна для отдельных регионов страны.
      5. Влияние водохранилищ на фауну. Многие животные из зоны затопления вынуждены мигрировать на территорию с более с высокими отметками. При этом видовой состав и численность животных значительно уменьшается. В ряде случаев водохранилища способствуют обогащению фауны новыми видами водоплавающих птиц и в особенности рыб: карасёвых, сазана, щуки и т. п. При ранней сработке водохранилища после весеннего половодья осушаются мелководья, что отрицательно влияет на нерест рыбы в верхнем бьефе.

      Также на окружающую среду влияют гидротехнические сооружения. Возведение платин гидроузлов приводит к подъёму уровней воды в верхнем бьефе и образованию водохранилищ. Плотины, перегораживающие реки затрудняют проход рыб к местам естественных нерестилищ в верховьях рек. Но платины, здания ГЭС шлюзы каналы и т. п., удачно вписанные в рельеф местности и хорошо архитектурно оформленные, создают вместе с акваторией верхнего бьефа монументальные и живописные ансамбли.

      Мероприятия по охране природы. Производство работ по возведению гидроэнергетических объектов следует проектировать с минимальным ущербом природе. При разработке стройгенпланов необходимо рационально выбирать карьеры, месторасположение дорог и т. п. К моменту завершения строительства должны быть проведены необходимые работы по рекультивации нарушения земель и озеленении территории. По водохранилищу наиболее эффективным природоохранным мероприятием является инженерная защита. Например, строительство дамб обвалования уменьшает площадь затопления и сохраняет для хозяйственного использования земли, месторождения полезных ископаемых, уменьшает площадь мелководий и улучшает санитарные условия водохранилища, сохраняет природные естественные комплексы. Если постройка дамб экономически не оправдана, то мелководья могут быть использованы для разведения птиц и для других хозяйственных нужд. При поддержании необходимых уровней воды мелководья могут быть использованы для рыбного хозяйства, как нерестилище и кормовая база.

      Для предотвращения или уменьшения переработки берегов производят берегоукрепления. Предприятия, железные дороги, жилые и комунально-бытовые постройки, памятники старины выносятся из зоны затопления.

      Для обеспечения высокого качества воды необходима санитарная очистка ложа водохранилища до его затопления водой. С этой целью производят агротехнические мероприятия для уменьшения загрязненного поверхностного стока и строятся очистные сооружения.

      В случаях необходимости организуются заповедники, заказники, отлов и перемещение животных, производятся лесопосадки. В целях рыборазведения создают искусственные нерестилища, нерестно-выростные хозяйства, строятся рыбопропускные сооружения для прохода рыбы на нерест из нижнего бьефа в верхний. Большие работы по инженерной защите проводятся в нижнем бьефе.

      Состояние гидроэнергетики любой страны во многом зависит от соотношения запасов ее гидроэнергетических ресурсов, или, если говорить по-другому – от гидроэнергопотенциала ее рек, а так же от масштаба и уровня их освоения.

      Технический потенциал или же другими словами то, что может быть в дальнейшем использовано путем выработки электроэнергии на ГЭС или иными доступными техническими способами обычно исчисляется в миллиардах кВт ч/год. Однако при этом в расчет будет браться в первую очередь экономическая целесообразность строительства и конечно же эксплуатации малых гидроэлектростанций. Другими словами, чем больше цены на потребляемое топливо, тем значительнее становится выгода при использовании гидроэнергетики.

      1. Андрижиевский А.А., Володин В.И. «Энергосбережение и энергетический менеджмент». - Мн: «Вышейшая школа» 2005г.
      2. Володин В.В., Хазановский П.М. «Энергия, век двадцать первый: Научно-художественная литература». - М.: Дет. лит., 1989г.
      3. Бабурин В.Н. "Гидроэнергетика и комплексное использование водных ресурсов", М: Наука, 1986.
      4. Авакян А.Б. "Комплексное использование и охрана водных ресурсов", М: 1990.

      Термоэлектрическая энергия: характеристики, достоинства и недостатки

      Сегодня мы поговорим о типе энергии, которая вырабатывается при сжигании ископаемого топлива, и о том, что производятся электростанции. Речь идет о термоэлектрической энергии . Среди основных видов ископаемого топлива, которые используются как в жидком, так и в газообразном состоянии, есть уголь, нефть, природный газ, нафта и биомасса. Это вид энергии, который составляет 80% электроэнергии, потребляемой в мире.

      В этой статье мы расскажем вам все, что вам нужно знать о термоэлектрической энергии, ее преимуществах и недостатках.

      ключевые особенности

      Это вид энергии, при котором тепло используется для производства электроэнергии. Механизм этого очень похож на механизм других термоэлектрических установок. Однако способ запуска механизма другой. Основной механизм термоэлектрической энергии Он основан на использовании тепла для повышения температуры жидкости.В большинстве случаев в качестве жидкости используется вода. Как только вода испарилась, пар использовался для приведения в движение турбины, которая начала вращаться. Таким образом, тепловая энергия преобразуется в кинетическую энергию.

      Турбина, которая начинает двигаться, подключена к генератору, который может вырабатывать электричество благодаря движению. Энергия пара использовалась на протяжении всей истории, и по этой причине термоэлектрическая энергия очень широко распространена во всем мире.

      Виды термоэлектрической энергии

      Этот вид энергии можно классифицировать по-разному в зависимости от способа ее производства.Прежде всего, примите во внимание топливо, используемое для выработки тепла, которое дает электричество. Мы собираемся увидеть, какие существуют различные типы термоэлектрической энергии.

      Термоэлектрическая энергия из ископаемого топлива

      Это наиболее часто использовавшаяся в истории система, основанная в основном на сжигании ископаемого топлива для выработки тепла, а затем и кинетической энергии. Ископаемое топливо не является возобновляемым и представляет собой природный газ, уголь и, в меньшей степени, нефть. При сжигании ископаемого топлива выделяется тепло, которое используется для производства жидкости и привода турбины. Как только турбина начинает двигаться, за выработку электроэнергии отвечает генератор.

      Проблема с термоэлектрической энергией ископаемого топлива - это загрязнение, которое она производит, и истощение запасов ископаемого топлива. Сегодня термоэлектрическая энергия ископаемого топлива является крупнейшим источником электроэнергии в мире. Почти 10 миллионов ГВт-ч электроэнергии было произведено из угля и почти 6 миллионов дополнительных ГВт-ч было произведено из природного газа. Это означает, что в 2017 году произведено более 60% энергии.

      Хотя уголь вызывает глобальный спад, который стоит дороже, чем возобновляемые источники энергии, термоэлектрическая энергия на основе ископаемого топлива является наиболее важной во всем мире.

      Термоэлектрическая энергия ядерного происхождения

      Посмотрим, что такое ядерная термоэлектрическая энергия и как она осуществляется. В этом случае для выработки энергии из топлива используется уран. Плутоний будет использоваться в меньшей степени. Для повышения температуры воды и образования пара уран используется в процессе ядерного деления внутри реактора на атомной электростанции.Дым, образующийся на атомных электростанциях, выходит из дымовых труб - это водяной пар, а не углекислый газ, как многие думают.

      Термоэлектрическая энергия возобновляемых источников

      Само слово указывает на то, что это тип энергии, использующий возобновляемые источники для повышения температуры воды и выработки пара. Давайте посмотрим, каковы два основных подтипа энергий:

      • Геотермальный источник: Это тот, который использует естественное тепло из недр земли для производства воды и электричества.
      • Солнечная тепловая энергия: Это та энергия, которая отвечает за сбор тепла от солнца для его испарения. Оттуда вы получите необходимое электричество.

      Термоэлектрическая энергия из возобновляемых источников составляет довольно небольшую долю от общего производства энергии во всем мире.

      Преимущества

      Давайте разберемся, в чем преимущества термоэлектрической энергии:

      • Если сравнивать с гидроэлектростанции строятся намного быстрее. Таким образом, вы можете покрыть дефицит энергии быстрее и с меньшими производственными затратами.
      • Возможна установка в местах, близких к потребительским регионам. Благодаря этому можно снизить стоимость вышек и ЛЭП. Одна из самых высоких затрат на электроэнергию - ее хранение и транспортировка. Если его можно построить в местах, близких к местам потребления, мы сэкономим на этих затратах.
      • Это альтернатива для стран, у которых нет другого типа источника энергии.

      Недостатки

      Как и любой источник энергии, термоэлектрик имеет ряд недостатков.Поскольку ископаемое топливо используется для сжигания и выработки энергии, в атмосферу выбрасывается большое количество загрязняющих веществ. Загрязняющие вещества вызывают глобальное потепление и изменение климата. Он не только вызывает глобальное повышение температуры, но также является причиной большого количества сердечно-сосудистых и респираторных заболеваний. Большие города наполнены вредными газами, которые вызывают все больше и больше болезней среди населения. Загрязнение воздуха - одна из самых серьезных проблем, стоящих перед человечеством в этом столетии.

      Еще одним недостатком является то, что конечная стоимость этого вида энергии выше, чем у гидроэлектростанций. Также необходимо принять во внимание, что цена меняется от момента к моменту в зависимости от ископаемого топлива. Причина в том, что эти цены меняются ежедневно, и есть колебания, которые могут серьезно повлиять на стоимость энергии.

      Как видите, это очень важный вид энергии, но он должен войти в историю. Я надеюсь, что с помощью этой информации вы сможете узнать о ней больше.


      Какие преимущества и недостатки ТЭС? - Mvorganizing.org

      Какие преимущества и недостатки ТЭС?

      Паровая / тепловая электростанция использует тепловую энергию, вырабатываемую при сжигании угля, для производства электроэнергии. Этот тип электростанции широко используется во всем мире… .Энергетика / паровая энергия.

      Преимущества Недостатки
      Может быть установлен в любом месте рядом с топливом и водоснабжением Стоимость эксплуатации выше по сравнению с другими типами электростанций

      Какие недостатки ТЭС?

      Каковы недостатки ТЭЦ?

      • Поскольку тепловые электростанции производят большое количество дыма и дыма, они влияют на атмосферу.
      • Общий КПД силовой установки низкий.
      • Стоимость обслуживания дорогая.
      • Слишком большая потребность в воде для поддержания температуры турбин.

      Каковы преимущества и недостатки угольной энергетики?

      Преимущества и недостатки использования угольной энергии

      • Угольная энергия - доступный источник энергии из-за стабильной цены на уголь по сравнению с другими источниками топлива.
      • Уголь легко сжигается.
      • Уголь при сгорании выделяет большое количество энергии.
      • Угольная энергия стоит недорого.
      • Уголь в изобилии.
      • Угольная энергия - надежный источник энергии.

      Какие 3 недостатка угля?

      Недостатки угля

      • Уголь потенциально радиоактивен. Помимо большого количества углекислого газа, уголь также производит достаточный уровень внешней радиации.
      • Уголь разрушает естественную среду обитания.
      • Уголь создает высокий уровень выбросов углерода.
      • Уголь - невозобновляемый источник энергии.
      • Уголь может быть смертельным.
      • Выбросы вредных веществ углем.

      В чем преимущества угольной энергетики?

      Преимущества угля как топлива для электростанций

      • Надежность. Одно из самых больших преимуществ угольных электростанций - надежность.
      • Доступность.
      • Изобилие.
      • Известные технологии.
      • Безопасность.
      • Выбросы парниковых газов.
      • Уничтожение горных работ.
      • Образование миллионов тонн отходов.

      Почему уголь вреден для окружающей среды?

      При сжигании ископаемого топлива в атмосферу выделяются парниковые газы, повышается уровень СО2 и других газов, улавливается тепло и вносится вклад в глобальное изменение климата. При сжигании угля выделяются парниковые газы: двуокись углерода (CO2) и закись азота (N2O).

      Насколько уголь влияет на климат?

      Уголь вносит наибольший вклад в антропогенное изменение климата.На сжигание угля приходится 46% выбросов углекислого газа во всем мире и 72% от общего объема выбросов парниковых газов (ПГ) в электроэнергетическом секторе.

      Насколько уголь способствует глобальному потеплению?

      Производство электроэнергии на угле продолжает оставаться крупнейшим источником выбросов, на долю которого приходится 30 процентов всех выбросов углекислого газа, связанных с энергетикой. Уголь является крупнейшим источником повышения глобальной температуры.

      Как сократить выбросы угля?

      Одним из методов является улавливание углерода, при котором CO2 отделяется от источников выбросов и улавливается в концентрированном потоке.Затем CO2 можно закачать под землю для постоянного хранения или секвестрации. Повторное использование и рециркуляция также могут снизить воздействие добычи и использования угля на окружающую среду.

      Полезен ли уголь для окружающей среды?

      Последствия загрязнения воздуха В процессе сжигания угля для получения энергии образуются парниковые газы и другие вредные загрязнители, включая диоксид углерода, соединения ртути, диоксид серы и оксиды азота. По данным Enova Energy Group, на единицу электроэнергии уголь производит больше загрязнения, чем любой другой источник топлива.

      Нам нужен уголь?

      В мире, где выбросы углерода не облагаются налогами, уголь является очень недорогим и эффективным способом производства электроэнергии. Уголь также является одним из самых распространенных источников энергии во всем мире, и он относительно эффективен для выработки электроэнергии.

      Почему уголь - проблема?

      Уголь и загрязнение воздуха Загрязнение воздуха угольными электростанциями связано с астмой, раком, сердечными и легочными заболеваниями, неврологическими проблемами, кислотными дождями, глобальным потеплением и другими серьезными последствиями для окружающей среды и здоровья населения.

      Какие 3 вида использования угля?

      Использование угля

      • Производство электроэнергии. Энергетика - это основное использование угля во всем мире.
      • Производство металлов. Металлургический (коксующийся) уголь - ключевой ингредиент в сталеплавильном производстве.
      • Производство цемента. Уголь используется в качестве основного источника энергии при производстве цемента.
      • Газификация и сжижение.
      • Химическое производство.
      • Прочие отрасли.

      Какие 4 вида угля?

      Уголь подразделяется на четыре основных типа или классов: антрацит, битуминозный, полубитуминозный и лигнит.Рейтинг зависит от типов и количества углерода, содержащегося в угле, и от количества тепловой энергии, которую уголь может производить.

      Как люди используют уголь в повседневной жизни?

      Уголь используется в основном в США для выработки электроэнергии. Фактически, он сжигается на электростанциях для производства более половины потребляемой нами электроэнергии. Печь потребляет около полутора тонн угля в год.

      Какие характеристики и использование угля?

      Уголь черного цвета и твердый, как камень.Это одно из видов топлива, на котором готовят пищу. Ранее он использовался в железнодорожных двигателях для производства пара для запуска двигателя. Он используется в качестве топлива на тепловых электростанциях для производства электроэнергии и в различных других отраслях промышленности.

      Какие особенности угля?

      • Антрацитовый уголь представляет собой плотную твердую породу со струей-
      • 86% и 98% углерода по весу, и он горит.
      • Каменный уголь (в Индиане), содержит между.
      • 69% и 86% углерода по весу.
      • Полубитуминозный уголь содержит меньше углерода, больше.
      • Бурый уголь, или бурый уголь, очень мягкий уголь.
      • содержит до 70% воды по весу. Излучает больше.

      Какова функция угля?

      Уголь в основном используется в качестве топлива для выработки электроэнергии в США. На угольных электростанциях сжигается битуминозный, полубитуминозный или бурый уголь. Тепло, производимое при сгорании угля, используется для преобразования воды в пар высокого давления, который приводит в действие турбину, вырабатывающую электричество.

      Какие 5 основных видов угля?

      Какие виды угля?

      • Антрацит: высший сорт угля.
      • Битуминозный: Битуминозный уголь представляет собой уголь среднего сорта между полубитуминозным и антрацитовым.
      • Суббитуминозный: суббитуминозный уголь имеет черный цвет и в основном тусклый (не блестящий).
      • Бурый уголь: бурый уголь, также известный как бурый уголь, представляет собой уголь самого низкого сорта с наименьшей концентрацией углерода.

      Какой уголь лучше?

      антрацит

      Какое топливо - уголь?

      ископаемое топливо

      У кого лучший уголь в мире?

      Пять стран с наибольшими доказанными запасами угля

      1. США - 249 млрд тонн.
      2. Россия - 162 млрд тонн.
      3. Австралия - 149 млрд тонн.
      4. Китай - 142 млрд тонн.
      5. Индия - 106 млрд тонн.

      Какая страна является крупнейшим экспортером угля?

      Список всех стран-экспортеров угля с возможностью поиска в 2019 году

      Рейтинг Экспортер 2018-9
      1. Австралия -5,9%
      2. Индонезия + 4,1%
      3. Россия -6,1%
      4. США -19,2%

      Преимущества и недостатки термоэлектрического генератора

      Термоэлектрические генераторы, также известные как ТЭГ, представляют собой устройства, преобразующие тепловую энергию в электрическую. Эти генераторы выполняют эту задачу за счет использования массивов специализированных схем, известных как термоэлектрические модули, каждая из которых состоит из полупроводниковых материалов, известных как p-тип и n-тип, зажатых между изолирующими керамическими подложками.Хотя термоэлектрические генераторы имеют ряд преимуществ, у них есть и недостатки.

      1

      Использование невостребованных ресурсов

      Одно из самых больших преимуществ термоэлектрических генераторов заключается в том, что они могут получать энергию из тепла, которое в противном случае просто рассеивалось бы в окружающей среде. В отличие от стандартного бензинового или дизельного генератора, покупать топливо для термоэлектрического генератора нет необходимости, поскольку генератор может «украсть» свое топливо у любого устройства или машины, которая создает и выделяет значительное количество тепла.Эти устройства могут включать в себя духовки, горелки и печи, а также машины, такие как автомобили, которые производят тепло в качестве побочного продукта при создании энергии для других функций, таких как двигательная установка. По данным Тихоокеанского университета, «термоэлектрические генераторы помогают использовать невостребованный ресурс [тепло], который теперь считается отходами».

      • Одно из самых больших преимуществ термоэлектрических генераторов заключается в том, что они могут получать энергию из тепла, которое в противном случае просто рассеивалось бы в окружающей среде.
      • В отличие от стандартного бензинового или дизельного генератора, в покупке топлива для термоэлектрического генератора нет необходимости, поскольку генератор может «украсть» свое топливо у любого устройства или машины, которая создает и выделяет значительное количество тепла.

      2

      Долговечность

      Термоэлектрические модули, из которых состоят термоэлектрические генераторы, имеют твердотельную конструкцию, что делает генераторы очень долговечными. «Твердотельный» относится к тому факту, что модули полностью состоят из твердых, фиксированных материалов и не зависят от газов или вакуума.Напротив, в других модулях используется трубчатая конструкция, в которой электрические токи пропускаются через стеклянные трубки, заполненные газами или содержащие вакуум. В отличие от трубных модулей, твердотельные термоэлектрические модули прочны и не подвержены растрескиванию или разрушению даже в турбулентных условиях. Как отмечает Тихоокеанский университет, долговечность термоэлектрических генераторов делает их «идеальными для задач в суровых условиях, таких как автомобили, мусоросжигательные установки и космические корабли».

      • Термоэлектрические модули, из которых состоят термоэлектрические генераторы, имеют твердотельную конструкцию, что делает генераторы очень долговечными.«
      • Твердотельные» относится к тому факту, что модули полностью состоят из твердых твердых материалов и не зависят от газов или вакуума.

      3

      Стоимость

      Одним из основных недостатков термоэлектрических генераторов, который с 2011 г. не позволил их широкому распространению, является их стоимость. По данным Тихоокеанского университета, один термоэлектрический модуль, способный производить 14 Вт электроэнергии, стоит примерно 65 фунтов стерлингов.

      4

      Эффективность

      Тихоокеанский университет отмечает, что большинство термоэлектрических генераторов имеют средний КПД 4 процента, что означает, что генераторы не могут передавать 96 процентов энергии, которую они получают от источников тепла. По данным Университета Тафтса, термоэлектрический генератор будет эффективно работать только при подаче электрического тока на устройство с таким же электрическим сопротивлением. Например, 100-ваттный термоэлектрический генератор теоретически может эффективно питать 100-ваттную лампочку, но в конечном итоге будет тратить энергию при попытке запитать 30-ваттную лампочку.

      20 Различные преимущества и недостатки Coal 2020

      Есть много преимуществ и недостатков угольной энергетики, которые необходимо учитывать; О 20 интересных достоинствах и недостатках угля вы прочитаете в этой статье. Уголь, несомненно, был основным источником топлива в мире. На протяжении 18 и 19 веков этот замечательный источник топливной промышленности, пароходов и паровозов. Это также была основная сила промышленной революции.

      Однако в последнее время этого источника топлива в значительной степени избегали и избегали, как чумы.Многие выразили обеспокоенность по поводу его воздействия на окружающую среду. Возникает вопрос: так ли плох уголь? Что ж, мы можем ответить на этот вопрос только изучив энергетических преимуществ и недостатков угля.

      Это влечет за собой изучение преимуществ и побочных эффектов материала в целом. Это роль, которую мы можем сыграть, только проведя объективное исследование многих преимуществ, которые материал давал на протяжении многих лет, и побочных эффектов, возникших в результате его использования.

      Наши обсуждения ниже направлены на изучение преимуществ использования угля для . Мы постараемся продемонстрировать, можно ли по-прежнему использовать этот материал в наши дни и в наше время. Ниже приведены некоторые из потенциальных преимуществ, которые уголь приносит кому-либо или обществу, которое его использует.

      Вот преимущества угля

      1. Огромные мировые запасы угля.

      Возможно, основным преимуществом угля являются его огромные мировые запасы.По самым скромным оценкам, это значение составляет около 1 триллиона тонн. Этого запаса достаточно, чтобы прожить еще 200-400 лет при нынешних темпах потребления! По этой причине нам не о чем беспокоиться о последствиях истощения. Вместо этого у нас есть все необходимое для душевного спокойствия и уверенности, чтобы максимально использовать ресурсы, пока они есть. 200-400 лет - это также достаточно времени, чтобы подготовиться к альтернативам, когда они истощатся.

      2. Уголь не является непостоянным источником энергии.

      Уголь, в отличие от солнечной, ветровой или гидроэнергетики, является круглосуточным источником энергии. Он никогда не подвержен влиянию снега, как гидро; и тьма на него не влияет, как солнце. Учитывая также, что вы можете использовать его везде и всегда, когда он меньше подвержен сезонным колебаниям, чем энергия ветра. Все это в совокупности делает ваши впечатления полезными и достаточно надежными. Этот источник топлива также отлично подходит для использования в тех отраслях или обстоятельствах, где должен быть надежный поток тепла или энергии.От них в значительной степени зависят автомобильная и обрабатывающая промышленность.

      3. Уголь совместим с другими источниками энергии.

      Этот источник топлива также имеет дополнительное преимущество, заключающееся в совместимости с другими источниками энергии. Таким образом, вы можете, например, внедрить технологию биомассы в угольные предприятия. Эта комбинация дает много преимуществ. Среди них - сокращение выбросов углерода, надежное долгосрочное производство энергии и более высокий долгосрочный экономический эффект.Кроме того, если уголь в конечном итоге истощится, можно использовать те же объекты для обеспечения других источников энергии для того же населения в любой момент времени.

      4. Уголь конвертируется в различные форматы.

      Вы можете конвертировать уголь в различные форматы. Среди них газообразное и жидкое состояния соответственно. Более того, вы также можете использовать его в сыром виде. Это означает, что вы получите больше удобства. Вы выбираете ту форму, которая вам удобна, и готово! Еще одно тесно связанное с этим преимущество заключается в том, что вы можете упаковать и перевезти уголь в далекие места для использования.Это невозможно, например, с гидроэнергетикой. Это делает уголь подходящим для удаленного использования и применения.

      5. Уголь легко хранить.

      В последнее время некоторые технологические достижения улучшили хранение и сокращение выбросов. В частности, важна технология безопасного захвата и хранения. Лучшее хранение дает дополнительное преимущество в виде снижения потенциального глобального потепления. Таким образом, те страхи, которых многие боятся, эффективно уменьшаются. Таким образом, маловероятно, что атмосфера может сильно пострадать при использовании.Более того, благодаря возможности хранить уголь, вы можете упаковать его, когда он имеется в большом количестве, и использовать его позже.

      6. Низкие капитальные вложения по углю.

      Многие существующие технологии производства энергии и топлива уже оптимизированы для использования угля. Следовательно, вам не придется вкладывать слишком много денег, чтобы начать работу. Однако ситуация полностью отличается от ядерной и других возобновляемых источников энергии. Это хорошие новости, так как они означают ограниченные расходы с вашей стороны.Более того, это означает, что вам не нужно слишком глубоко копать в кармане, чтобы получить выгоды, которые обычно приходят вместе с ним. С этим также связан тот факт, что вырабатываемая энергия дешевле.

      7. Минимальные отходы, можно использовать побочные продукты угля.

      По сравнению с другими видами энергии, уголь производит минимальное количество отходов и, следовательно, имеет высокий форм-фактор. Кроме дыма от угля, другие отходы практически не попадают.Это во многом стало возможным благодаря эффективной инфраструктуре и технологиям сжигания. Как мы объяснили выше, можно использовать побочные продукты сжигания угля для производства других продуктов, которые могут быть использованы где-то еще. Минимальные отходы обеспечивают более высокую отдачу от ваших денег и лучшее душевное спокойствие. Это также хорошо сказывается на вашем окружении.

      8. Добыча угля регулируема.

      Для угля вы можете контролировать выходы. Вы можете изменять мощность тепловой энергии в соответствии с потребностями и наоборот.То же самое нельзя сказать о других формах энергии. Например, вы не можете изменять уровень выработки гидроэлектроэнергии, солнечной или ветровой энергии. Использование их ставит вас на их милость и максимальную выходную мощность. Возможность определять выходную мощность также означает, что вы отвечаете за производственный процесс. В то же время у вас есть возможность в целом определить аспекты затрат на производственное мероприятие.

      9. Дешевле будет уголь.

      По сравнению с другими ведущими альтернативами, уголь дешевле.Это также отражается на количестве электроэнергии, производимой углем. Это стоит несколько центов за киловатт-час. В конечном итоге имеет значение то, насколько доступна мощность. Если вас больше всего беспокоят аспекты затрат, то лучшего компаньона, чем уголь, у вас нет. Стоимость электроэнергии, производимой углем, дешевле, чем стоимость угля и других альтернативных источников энергии.

      10. Уголь относительно безопасен.

      Как и любой другой источник энергии, у угля есть немалая доля потенциальных недостатков.Однако это сравнительно безопаснее, чем конкурирующие альтернативы, такие как ядерная. В основном это происходит из-за того, что сам по себе уголь наносит ограниченный урон. К этой безопасности также добавляется то, что благосостояние рабочих угольных электростанций за последние годы значительно улучшилось. Возможно, были изготовлены и приняты предохранительные устройства для использования шахтерами и другими заинтересованными сторонами в угольной промышленности. Это во многом снизило риски, которые обычно возникают.

      11. У угля простой процесс горения.

      Извлечение тепла из угля проще, чем, скажем, получение электричества из гидроисточников или ядерной энергии. Все, что вам нужно сделать, это поместить уголь в реакционную камеру, и вот он! Следовательно, это более быстрый и удобный способ выработки электроэнергии. В то же время вам не нужно обладать слишком большим опытом, чтобы справиться с этим. Это означает, что общества, которые перерабатывают и используют уголь для производства электроэнергии, работают с более дешевыми преимуществами. Это также дает дополнительное преимущество в виде снижения затрат на электроэнергию, поставляемую с углем.

      12. Уголь создает рабочие места.

      Угольная промышленность в целом трудоемка. Это означает, что для его реализации и реализации требуется огромное количество людей. Он отличается от других источников энергии, таких как гидроэлектроэнергия и ядерная энергия, которые являются капиталоемкими. В этом есть некоторые преимущества. Это создает множество рабочих мест для региона или юрисдикции, которые предпочитают извлекать из этого выгоду. Среди некоторых сотрудников, которые должны извлечь выгоду из этой экосистемы, есть водители грузовиков, шахтеры, погрузчики, уборщики и операторы электростанций.Следовательно, его использование весьма выгодно для всего общества, в котором широко используются технология и источник тепла.

      13. Риски легче снизить.

      Эти побочные эффекты легче смягчить в маловероятном случае чрезвычайной ситуации, чем в атомной или гидроэнергетике. Ядерные взрывы обычно наносят слишком большой урон пострадавшим людям и окружающей среде в целом. То же самое относится к ситуации, когда плотины гидроэлектростанций разрушаются под весом сдерживаемой воды.Более низкие затраты на смягчение этих эффектов означают, что уголь обычно обеспечивает большее спокойствие во время использования. В то же время это более дешевый и доступный вариант обработки. Таким образом, вам не придется чрезмерно беспокоиться, если вы решите работать с углем.

      Изучив преимущества этого источника энергии, компания Coal теперь должна изучить недостатки угля . Здесь мы рассмотрим возможные опасности и недостатки, которые несет с собой материал, несмотря на многие преимущества, которые мы уже видели выше.Вот некоторые из недостатков:

      Вот недостатки угля

      1. Уголь потенциально радиоактивен.

      Помимо большого количества углекислого газа, уголь также производит достаточные уровни внешней радиации. Эти излучения являются канцерогенными, поскольку вызывают рак и мутации клеток. В результате многие люди, которые работают или живут вблизи угольных электростанций, страдают астмой, раком легких и другими формами заболеваний, связанных с радиацией. Многие также отметили некоторые нарушения и осложнения.Хотя эти эффекты бледнеют по сравнению с ядерной энергетикой, они, тем не менее, катастрофичны и требуют абсолютной осторожности. Использование защитного снаряжения - один из способов достижения этой желаемой цели.

      2. Уголь разрушает естественную среду обитания.

      При добыче угля для отопления и промышленного использования неизбежно разрушаются среды обитания растений и животных. В то же время, многие источники подземных вод также находятся под угрозой. Ситуация усугубляется возгоранием, которое чаще возникает при добыче угля.Это может нанести серьезный ущерб близлежащей инфраструктуре. Это также нарушает гармонию, которая существует, как и пораженный участок. Некоторые виды также теряются в процессе. Даже если ландшафт может быть восстановлен после того, как заброшенная земля и разработка месторождений закончены, он никогда не вернется в свое первоначальное первозданное состояние. Если это произойдет, это может занять довольно много времени.

      3. Уголь создает высокие уровни выбросов углерода.

      При сравнении с другими конкурирующими источниками энергии уголь выделяет больше, чем среднее количество углекислого газа на одну британскую тепловую единицу произведенного тепла.Это не очень хорошо ни для кого, ни для окружающей среды. Более высокий уровень углекислого газа определенно вреден для окружающей среды. Это воздействие вызывает кислотные дожди, повреждает крыши и другую жизненно важную инфраструктуру в пострадавшей зоне. Было отмечено, что на глобальном уровне уголь является ведущим фактором повышения температуры. Чрезмерное воздействие вредного углекислого газа также имеет нежелательное воздействие, предрасполагая вас к риску ранней смерти, инсульта и, возможно, паралича. Следовательно, необходимо проявлять максимальную осторожность и осторожность, чтобы уменьшить эти неблагоприятные побочные эффекты.

      4. Уголь - невозобновляемый источник энергии.

      Уголь, хотя и присутствует в большом количестве, к сожалению, не является возобновляемым источником энергии. Значит, он перестанет существовать или станет важным, как только израсходуется последняя капля. Если нет жизнеспособного плана резервного копирования, его неиспользование может причинить неудобства отраслям и предприятиям, которые в настоящее время в значительной степени полагаются на него в отношении электроэнергии и отопления. Это определенно может сказаться на экономическом производстве в соответствующих регионах.Переоборудование помещений, которые полагаются на них в данный момент, на прием других форм энергии, возможно, никогда не станет прогулкой по парку. Даже если это произойдет, это может обойтись вам слишком дорого.

      5. Уголь может быть смертельным.

      Прямое и продолжительное воздействие угля потенциально смертельно. Это особенно верно, если прямое воздействие концентрированного углекислого газа выбрасывается в качестве побочного продукта в производственной цепочке. Некоторые источники смертей, связанных с углем, включают преждевременную смерть, удушье, астму, пневмонию, рак легких и кислородное голодание.Многие люди также страдают от усталости и недосыпания. Таким образом, его преимущества могут быть уравновешены неблагоприятными побочными эффектами, которые обычно возникают при постоянном использовании и зависимости от источника энергии.

      6. Выбросы вредных веществ углем.

      Помимо выбросов углерода и парниковых газов, уголь также выбрасывает в атмосферу другие вредные вещества. Примеры из них включают мышьяк, селен, ртуть, монооксид углерода, диоксид серы и водяной пар.Эти вещества определенно вредны для здоровья человека и окружающей среды. Они ухудшают качество воздуха, блокируют солнце и вызывают рак у любого, кто находится в непосредственной близости от них, и это лишь некоторые из неблагоприятных побочных эффектов.

      7. Уголь вытесняет населенные пункты.

      Если уголь будет обнаружен в районах, которые уже населяют люди, такие отложения могут впоследствии сделать эту территорию негостеприимной для людей. Такая добыча определенно сказывается на окружающей среде, из которой добывается уголь.Хотя окружающая среда может быть восстановлена ​​позже, этого может никогда не случиться. Такой ущерб обычно приводит к невыразимым экономическим побочным эффектам. Главным из них является то, что пострадавшие должны переехать в другие районы. Тогда надо как-то компенсировать дома, которые уже существовали до разрушения.

      ЗАКЛЮЧЕНИЕ

      Как вы можете видеть из предшествующих объяснений, уголь имеет значительную долю потенциальных недостатков и недостатков. Это было важно для человеческого развития, но не обязательно то, от чего мы должны зависеть как от источников энергии.Тем не менее уголь может быть очень полезным, и его нельзя игнорировать; скорее, баланс должен быть достигнут наряду с другими источниками энергии.

      Это означает принятие осознанных мер для смягчения его побочных эффектов, таких как загрязнение, радиация и вред окружающей среде. Весь процесс, от добычи до обработки и упаковки, требует особого внимания и заботы. Только тогда вы сможете пожинать плоды, не страдая от побочных эффектов.

      Работа ТЭЦ

      Знакомство с ТЭЦ:
      Уголь является основным топливом, используемым на ТЭС. Уголь содержит горючие элементы, такие как углерод и водород. Процентный состав углерода в угле лучшего качества составляет около 95%. Горючий элемент в угле соединяется с кислородом, присутствующим в воздухе во время горения. Для лучшего и эффективного сгорания подается избыточное количество воздуха.

      После сгорания выделяется большое количество тепла, которое используется для преобразования воды в пар высокого давления и высокой температуры.Пар высокого давления проходит через паровую турбину, где происходит его расширение, а тепловая энергия преобразуется в механическую энергию в виде вращения вала. Вал турбины соединен с генератором, и таким образом вырабатывается электрическая энергия.

      Для повышения теплового КПД и общей производительности установки установлено различное вспомогательное оборудование. Некоторые из этапов - повторный нагрев пара и регенеративный нагрев сырья. Для безопасной и эффективной работы котла на корпусе и кожухе котла установлено большое количество креплений.Для эффективной работы котлов установлено большое количество вспомогательного оборудования, известного как дополнительное оборудование, например пароперегреватели, экономайзеры и воздухоподогреватели.

      Установка таких агрегатов требует больших затрат и места и, как таковая, за исключением установки пароперегревателя, экономайзера и подогревателя воздуха применимы только для установок большой мощности (где давление генерирования пара превышает 70 бар). Также имеется устройство для вытяжного вентилятора, обеспечивающего принудительную циркуляцию воздуха и дымовых газов через топку котла.

      ТЭЦ

      Работа ТЭЦ:
      Полная схема ТЭЦ представлена ​​на рис. Уголь из шахт доставляется к месту строительства ТЭЦ по железной дороге, лодке. , корабль или грузовик в зависимости от расположения завода. Уголь хранится на складе. Затем он транспортируется по конвейерам на переработку; в зависимости от размера предприятия и наличия таких устройств, как ленточные конвейеры, ковшовые элеваторы и т. д.

      Кусковой уголь измельчается и пропускается через магнитный сепаратор, чтобы задержать любые примеси железа, прежде чем он будет перенесен конвейерами на измельченную угольную мельницу для измельчения (превращения в порошок).

      Уголь измельчается в порошок, чтобы увеличить площадь поверхности и обеспечить надлежащее перемешивание воздуха для эффективного горения. Пылевидный уголь вместе с воздухом подается в топку котла. Для полного сгорания топлива необходимо тщательно перемешать воздух и топливо. Температура пламени печи должна быть очень высокой для воспламенения поступающего сырого топлива и воздуха.

      Продукт (дымовые газы), образующийся после сгорания, передает тепло воде в котле и, наконец, выбрасывается в атмосферу через дымоход. По пути для передачи тепла размещается несколько устройств, таких как пароперегреватели, экономайзер, а затем воздухоподогреватели. Поток дымовых газов создается комбинацией нагнетательного и вытяжного вентилятора.

      Преимущества тепловой электростанции :

      (a) Первоначальная стоимость низкая по сравнению с гидроэлектростанцией.

      (b) Его можно установить рядом с центром нагрузки, чтобы потери при передаче и связанные с этим затраты были низкими.

      (c) Монтаж станции занимает меньше времени по сравнению с гидроэлектростанцией.

      Недостатки ТЭЦ :

      Ископаемое топливо является основным топливом для любой ТЭС. Поскольку ископаемые виды топлива являются невозобновляемым источником энергии, есть опасения, что они будут исчерпаны в будущем.

      (a) Если тепловая электростанция находится далеко от угольных шахт, транспортировка становится дорогостоящим делом.

      (b) Дым, образующийся после сгорания топлива, вызывает загрязнение.

      (c) Стоимость генерации высока по сравнению с гидроэлектростанцией.

      (d) Срок службы тепловой электростанции меньше, чем у гидроэлектростанции.

      Сачин Торат

      Сачин получил степень бакалавра технических наук в области машиностроения в известном инженерном колледже. В настоящее время он работает дизайнером в индустрии листового металла. Кроме того, он интересовался дизайном продуктов, анимацией и дизайном проектов.Он также любит писать статьи, относящиеся к области машиностроения, и пытается мотивировать других студентов-механиков своими инновационными проектными идеями, дизайном, моделями и видео.

      Последние сообщения

      ссылка на гидравлические уплотнения - определение, типы, схема, функция, отказ, применение ссылка на слоттер - типы, части, операции, схемы, спецификации

      Преимущества и проблемы ядерной энергии

      Общественная осведомленность

      Коммерческая ядерная энергетика иногда рассматривается широкой общественностью как опасный или нестабильный процесс.Это восприятие часто основывается на трех глобальных ядерных авариях, его ложной связи с ядерным оружием и на том, как это изображается в популярных телешоу и фильмах.

      Министерство энергетики и его национальные лаборатории работают с промышленностью над разработкой новых реакторов и топлива, которые повысят общую производительность этих технологий и уменьшат количество образующихся ядерных отходов.

      Министерство энергетики также работает над предоставлением точной, основанной на фактах информации о ядерной энергии через социальные сети и информационно-пропагандистские мероприятия в области STEM, чтобы информировать общественность о преимуществах ядерной энергии.

      Транспортировка, хранение и утилизация отработанного топлива

      Многие люди рассматривают отработанное топливо как растущую проблему и опасаются его транспортировки, хранения и утилизации. Министерство энергетики несет ответственность за окончательную утилизацию и соответствующую транспортировку всего коммерческого использованного топлива, которое в настоящее время надежно хранится на 76 реакторах или площадках хранения в 34 штатах. В обозримом будущем это топливо может безопасно оставаться на этих объектах до тех пор, пока Конгресс не примет решение о его окончательной утилизации.

      Министерство энергетики в настоящее время проводит оценку площадок атомных электростанций и близлежащей транспортной инфраструктуры, чтобы обеспечить возможную транспортировку использованного топлива с этих площадок. Он также разрабатывает новые, специально сконструированные железнодорожные вагоны для поддержки крупномасштабных перевозок использованного топлива в будущем.

      Строительство новых электростанций

      Строительство атомной электростанции может отпугнуть заинтересованных сторон. Традиционные конструкции реакторов считаются инфраструктурными проектами на несколько миллиардов долларов.Высокие капитальные затраты, получение разрешений на лицензирование и регулирование в сочетании с длительными сроками выполнения заказов и задержками строительства также сдерживают общественный интерес.

      Холодильные электростанции | Использование воды на электростанции для охлаждения

      (Обновлено в сентябре 2020 г.)

      • Объем охлаждения, необходимый для любой электростанции с паровым циклом (заданного размера), определяется ее тепловым КПД. По сути, это не имеет никакого отношения к тому, работает ли он на угле, газе или уране.
      • Однако действующие в настоящее время атомные электростанции часто имеют немного более низкий тепловой КПД, чем угольные аналоги того же возраста, и угольные станции сбрасывают часть отработанного тепла с дымовыми газами, тогда как атомные станции используют воду.
      • Атомные электростанции имеют большую гибкость в размещении, чем угольные электростанции, благодаря логистике топлива, что дает им больше возможностей для выбора места размещения с учетом соображений охлаждения.

      Наиболее распространенные типы атомных электростанций используют воду для охлаждения двумя способами:

      • Для передачи тепла от активной зоны реактора к паровым турбинам.
      • Для удаления и сброса излишков тепла из этого парового контура. (На любой электростанции с паровым циклом / циклом Ренкина, такой как современные угольные и атомные электростанции, происходит потеря около двух третей энергии из-за внутренних ограничений преобразования тепла в механическую энергию.)

      Чем больше разница температур между внутренним источником тепла и внешней средой, куда сбрасывается избыточное тепло, тем более эффективен процесс выполнения механической работы - в данном случае поворот генератора на .Следовательно, желательно иметь высокую внутреннюю температуру и низкую температуру внешней среды. Это соображение приводит к желательному размещению электростанций рядом с очень холодной водой. *

      * Многие электростанции, как ископаемые, так и атомные, имеют более высокую чистую выработку зимой, чем летом, из-за разницы в температуре охлаждающей воды.

      1. Теплопередача парового цикла

      Для передачи тепла от активной зоны вода непрерывно циркулирует в замкнутом паровом цикле и практически не теряется b .Он превращается в пар первичным источником тепла, чтобы заставить турбину выполнять работу по выработке электричества, а затем он конденсируется и перенастраивается под давлением на источник тепла в замкнутой системе c . В любой такой системе требуется очень небольшое количество подпиточной воды. Вода должна быть чистой и достаточно чистой. д

      Эта функция во многом одинакова, независимо от того, является ли электростанция атомной, угольной или газовой. Так работает любая электростанция парового цикла.Таким образом производится не менее 90% электроэнергии, не связанной с гидроэнергетикой, в каждой стране.

      В атомной станции есть дополнительное требование. Когда установка, работающая на ископаемом топливе, закрывается, источник тепла удаляется. Когда атомная станция останавливается, некоторое количество тепла продолжает выделяться в результате радиоактивного распада, хотя деление прекращено. Это должно быть надежно удалено, и установка спроектирована таким образом, чтобы обеспечить и обеспечить это, как с обычным охлаждением, так и с системами аварийного охлаждения активной зоны (САОЗ), предоставляемыми в случае серьезной проблемы с первичным охлаждением.Обычное охлаждение первоначально происходит с главным контуром подачи пара в обход турбины и отвод тепла в конденсатор. После падения давления в системе отвода остаточного тепла используется собственный теплообменник. Интенсивность этого остаточного тепла уменьшается со временем, сначала быстро, а через день или два перестает быть проблемой, если циркуляция поддерживается. *

      * Когда ядерный реактор Kashiwazaki-Kariwa 7 автоматически остановился из-за сильного землетрясения в 2007 году, потребовалось 16 часов, чтобы температура охлаждающей жидкости снизилась с 287 до 100 ° C, чтобы он больше не закипал.«Холодный останов» - это когда первичный контур находится при атмосферном давлении и не кипит.

      Остаточное тепло в топливе на реакторах Фукусима-дайити

      2. Охлаждение для конденсации пара и отвода избыточного тепла

      Вторая функция воды на такой электростанции - охлаждение системы с целью конденсации пара низкого давления и его рециркуляции. Поскольку пар во внутреннем контуре конденсируется обратно в воду, избыточное (отходящее) тепло, которое удаляется из него, необходимо отводить путем передачи в воздух или в водоем.Это главное соображение при выборе площадок для электростанций, и в исследовании по выбору площадок для АЭС в Великобритании в 2009 году все рекомендации касались площадок в пределах 2 км от обильных водоемов - моря или устья.

      Эту функцию охлаждения для конденсации пара можно выполнить одним из трех способов:

      • Прямое или «прямоточное» охлаждение. Если электростанция находится рядом с морем, большой рекой или большим внутренним водоемом, это можно сделать, просто пропустив большое количество воды через конденсаторы за один проход и сбросив ее обратно в море, озеро или реку. на несколько градусов теплее и без особых потерь от выведенной суммы. e Это самый простой способ. Вода может быть соленой или пресной. Некоторое небольшое количество испарения будет происходить за пределами участка из-за того, что вода на несколько градусов теплее.
      • Рециркуляционное или непрямое охлаждение. Если у электростанции нет доступа к обильному количеству воды, охлаждение может быть выполнено путем пропускания пара через конденсатор, а затем с помощью градирни, где восходящий поток воздуха через капли воды охлаждает воду. Иногда для охлаждения воды может быть достаточно пруда или канала.Обычно охлаждение происходит в основном за счет испарения, при этом простая передача тепла воздуху имеет меньшее значение. Градирня испаряет до 5% потока, а охлажденная вода затем возвращается в конденсатор электростанции. 3–5% или около того эффективно расходуются, и их необходимо постоянно заменять. Это основной тип рециркуляционного или непрямого охлаждения.
      • Сухое охлаждение. Некоторые электростанции охлаждаются просто воздухом, не полагаясь на физику испарения.Это могут быть градирни с замкнутым контуром или поток воздуха с высокой принудительной тягой, проходящий через ребристый узел, такой как автомобильный радиатор.

      На электростанции, работающей на ископаемом топливе, часть тепла выделяется с дымовыми газами. На большой угольной электростанции около 15% отходящего тепла проходит через дымовую трубу, тогда как на атомной электростанции практически все отходящее тепло должно сбрасываться в охлаждающую воду конденсатора. Это приводит к некоторой разнице в потреблении воды на атомной и угольной электростанциях.(Газотурбинная установка выбрасывает большую часть отработанного тепла в выхлопные газы.)

      Помимо этого, и помимо размера, любые различия между установками связаны с термическим КПД , то есть тем, сколько тепла должно быть выброшено в окружающую среду, что, в свою очередь, в значительной степени зависит от рабочей температуры в парогенераторах. В электростанции, работающей на угле или обычном газе, можно эксплуатировать внутренние котлы при более высоких температурах, чем котлы с тонко сконструированными ядерными топливными сборками, которые должны избегать повреждений.Это означает, что эффективность современных угольных электростанций, как правило, выше, чем у атомных электростанций, хотя это внутреннее преимущество может быть нивелировано средствами контроля выбросов, такими как десульфуризация дымовых газов (FGD) и, в будущем, улавливание и хранение углерода (CCS). .

      Атомная или угольная электростанция, работающая с тепловым КПД 33%, должна будет сбрасывать примерно на 14% больше тепла, чем электростанция с КПД 36%. f Атомные станции, которые строятся в настоящее время, имеют тепловой КПД около 34-36%, в зависимости от места (особенно температуры воды).Более старые часто эффективны только на 32-33%. Относительно новая угольная электростанция Stanwell в Квинсленде работает на 36%, но некоторые новые угольные электростанции приближаются к 40%, а один из новых ядерных реакторов требует 39%.

      Некоторые тепловые КПД различных технологий сжигания угля

      Страна Технологии Тепловой КПД Прогнозируемая эффективность с CCS
      Австралия Черный сверхсверхкритический туалет 43% 33%
      Черный сверхкритический переменный ток 39%
      собственный сверхсверхкритический туалет 35% 27%
      Коричневая сверхкритическая WC 33%
      Викторианский коричневый 2009 WC 25.6%
      Бельгия Черный сверхкритический 45%
      Китай Черный сверхкритический 46%
      Чешская Республика Коричневый PCC 43% 38%
      Коричневый IGCG 45% 43%
      Германия Черный PCC 46% 38%
      Коричневый PCC 45% 37%
      Россия Черный сверхсверхкритический PCC 47% 37%
      США Черный PCC и IGCC 39% 39%

      Прогнозируемые затраты на производство электроэнергии ОЭСР, 2010 г. , таблицы 3.3; Викторианский бурый уголь из отчета ESAA 2010

      PCC = сжигание угольной пыли, AC = с воздушным охлаждением, WC = с водяным охлаждением

      (В этом отчете нет данных по ядерной эффективности, но сопоставимая эффективность поколения III часто указывается как около 36%, см. Таблицу ниже)

      Избранные примеры действующих ядерных энергетических реакторов

      Реактор Мощность (МВт нетто) Тип / способ охлаждения пуск тепловой КПД
      Канада Дарлингтон 1 881 PHWR / озеро, прямоточный 1977 31.2%
      Франция Chooz B1 1455 PWR / башня, естественная тяга 1983 29,5%
      США Низ персикового цвета 2 1055 BWR / река, раз через
      (башня, принудительная тяга в режиме ожидания)
      1973 32,3%
      Япония Охи 4 1127 PWR / морские прямоточные 1992 34.3%
      Южная Корея Ханбит / Юнгван 6 996 PWR / морские прямоточные 2002 37,4%
      Россия Белоярск 3 560 FBR / озеро, прямоточный 1980 41,5%

      Справочник по ядерной инженерии Данные за 2010 год.Чистая мощность (МВт) - это за вычетом потерь от фактического энергопотребления станции. BWR = реактор с кипящей водой, PWR = реактор с водой под давлением, PHWR = реактор с тяжелой водой под давлением (CANDU). FBR = реактор-размножитель на быстрых нейтронах (при более высокой температуре).

      В Европе (особенно в Скандинавии) низкая температура воды является важным критерием для размещения электростанции. Что касается планируемой турецкой атомной электростанции, то производительность будет увеличиваться на один процент, если какая-либо конкретная станция будет расположена на побережье Черного моря с более прохладной водой (в среднем на 5 ° C ниже), чем на побережье Средиземного моря.Для новых атомных электростанций в ОАЭ, поскольку морская вода в заливе в Браке составляет около 35 ° C, а не около 27 ° C, как в эталонных блоках Shin Kori 3 и 4, потребуются более крупные теплообменники и конденсаторы.

      Согласно отчету Министерства энергетики (DOE) 2006 г., обсуждаемому в Приложении, в США 43% тепловых электрических генерирующих мощностей используют прямоточное охлаждение, 42% влажное рециркуляционное охлаждение, 14% бассейнов-охладителей и 1% сухое охлаждение (это только газовый комбинированный цикл). Спреды для угля и для атомной энергетики одинаковы.Для 104 АЭС США: 60 используют прямоточное охлаждение, 35 используют мокрые градирни и 9 используют двойные системы, переключаемые в зависимости от условий окружающей среды. Это распределение, вероятно, похоже на континентальную Европу и Россию, хотя атомные электростанции Великобритании используют только прямоточное охлаждение морской водой, как и все электростанции в Швеции, Финляндии, Канаде (вода Великих озер), Южной Африке, Японии, Кореи и Китае. По данным МАГАТЭ, 45% атомных станций используют море для прямоточного охлаждения, 15% используют озера, 14% реки и 26% используют градирни.

      Газовым установкам с комбинированным циклом (газовая турбина с комбинированным циклом - ПГУ) требуется лишь около одной трети инженерного охлаждения по сравнению с обычными тепловыми установками (много тепла выделяется в выхлопе турбины), и они часто используют сухое охлаждение на второй стадии. *

      * ПГУ имеют газовую турбину (реактивный двигатель), работающую на жидком топливе или газе, соединенную с генератором. Выхлоп пропускается через парогенератор, а пар используется для привода другой турбины. Это приводит к общему тепловому КПД более 50%.Пар во второй фазе должен конденсироваться либо с помощью конденсатора с воздушным охлаждением, либо с помощью влажного охлаждения.

      Установки комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ), очевидно, нуждаются в меньшем количестве технических средств охлаждения, чем другие, поскольку побочное тепло фактически используется для чего-то, а не рассеивается бесполезно.

      Из-за потерь тепла через дымовые газы в дымовой трубе угольные электростанции простого цикла имеют более низкую нагрузку отвода тепла через конденсатор и систему охлаждения, чем атомные электростанции простого цикла.Однако они также нуждаются в воде для очистки и удаления угольной золы, что уменьшает разницу между потребностями в воде для атомных и угольных электростанций. Основная разница, оцениваемая Исследовательским институтом электроэнергетики США (EPRI) как обычно в 15-25%, не является достаточно значительной, чтобы быть фактором при выборе между атомной энергетикой и углем. EPRI считает, что в целом доступная экономия воды за счет таких подходов, как воздушное охлаждение, нетрадиционные источники воды, потоки сточных вод заводов по переработке и повышение эффективности преобразования тепловой энергии, намного перевешивает любые различия между потребностями в воде для атомных станций и угля.

      Диаграмма в World Energy Outlook 2016 показывает, что для прямоточного охлаждения атомные и традиционные угольные электростанции очень похожи как по потреблению, так и по расходу в литрах на МВтч, но газовая ПГУ и сверхкритический уголь значительно меньше. Что касается водяного охлаждения башни, то ядерная энергия имеет больший объем извлечения, но меньшее потребление, чем обычный уголь.

      EPRI 2010 (около 15% отработанного тепла угольных электростанций отводится через дымовую трубу, а не через охлаждающую воду).NB галлон США = 3,79 литра

      Прямое или прямоточное влажное охлаждение

      Если угольная или атомная электростанция находится рядом с большим объемом воды (большая река, озеро или море), охлаждения можно добиться, просто пропустив воду через станцию ​​и выпустив ее при немного более высокой температуре. В этом случае вряд ли есть смысл в смысле потребления или истощения на месте, хотя некоторое испарение будет происходить по мере охлаждения ниже по потоку. Требуемое количество воды будет больше, чем в рециркуляционной установке, но вода забирается и возвращается, а не расходуется на испарение.В Великобритании потребность в водозаборе для атомного блока мощностью 1600 МВт составляет около 90 кубометров в секунду (7,8 GL / день).

      Многие атомные электростанции имеют прямоточное охлаждение (OTC), поскольку их расположение вообще не определяется источником топлива и зависит, во-первых, от того, где требуется мощность, а во-вторых, от наличия воды для охлаждения. Использование морской воды означает, что для предотвращения коррозии необходимо использовать материалы более высокого качества, но охлаждение часто оказывается более эффективным. Согласно исследованию французского правительства, проведенному в 2008 году, размещение РОП на реке, а не на побережье снизило бы его производительность на 0.9% и увеличить стоимость кВтч на 3%.

      Любая атомная или угольная электростанция, которая обычно охлаждается за счет забора воды из реки или озера, будет иметь ограничения на температуру возвращаемой воды (обычно 30 ° C) и / или на разницу температур между входом и выходом. В жарких летних условиях даже поступающая из реки вода может приближаться к установленному пределу сброса, и это будет означать, что установка не сможет работать на полную мощность. В середине 2010 года TVA пришлось снизить энергопотребление на своих трех установках Browns Ferry в Алабаме до 50%, чтобы поддерживать температуру речной воды ниже 32 ° C, что обошлось клиентам в 50 миллионов долларов.На этой неделе температура Рейна и Неккара в Баден-Вюртемберге приблизилась к критическим 28 ° C, а атомные и угольные электростанции оказались под угрозой закрытия. В августе 2012 года один блок электростанции Миллстоун в Коннектикуте был закрыт из-за того, что морская вода в проливе Лонг-Айленд превысила 24 ° C, но в 2014 году NRC одобрило использование морской воды с температурой до 26,7 ° C. Атомная электростанция Турция-Пойнт во Флориде использует 270 км открытых каналов для охлаждения воды конденсатора, а в 2014 году NRC одобрил увеличение предельной температуры на входе до 40 ° C с 37.8 ° С.

      Иногда для помощи используется дополнительная градирня, создавая двойную систему, как, например, на заводах TVA Browns Ferry и Sequoyah в США, на многих заводах во Франции и Германии, а также на заводе Huntly в Новой Зеландии, но это означает, что немного воды затем теряется при испарении. В середине 2010 года, когда упоминалась выше ситуация с паромом Brown's Ferry, шесть «сезонных» градирен с механической тягой высотой 18-24 м работали на полную мощность и проработали большую часть лета. TVA потратила 160 миллионов долларов на добавление одной более крупной (около 50 м) градирни с механической тягой, введенной в эксплуатацию в 2012 году, и постепенно заменяет четыре существующие градирни улучшенной конструкции.

      Рециркуляционное или непрямое влажное охлаждение

      Если на электростанции мало воды, она может отводить излишки тепла в воздух с помощью систем рециркуляции воды, которые в основном используют физику испарения.

      Градирни с рециркуляцией воды - обычная визуальная особенность электростанций, часто наблюдаемая с шлейфами конденсированного водяного пара. Иногда в прохладном климате можно использовать просто пруд, из которого испаряется горячая вода.

      Большинство атомных электростанций (и других тепловых) с рециркуляционным охлаждением охлаждаются водой в контуре конденсатора, а горячая вода затем направляется в градирню.При этом может использоваться либо естественная тяга (эффект дымохода), либо механическая тяга с использованием больших вентиляторов (позволяющая получить гораздо более низкий профиль, но с использованием мощности *). Охлаждение в градирне происходит за счет передачи тепла воды воздуху, как напрямую, так и за счет испарения части воды. В Великобритании потребность в воде для атомного блока мощностью 1600 МВт составляет около 2 кубических метров в секунду (173 МЛ / сут), это примерно половина для испарения и половина для продувки (см. Ниже).

      * Chinon B во Франции (4x905 МВт) и предлагаемая установка Calvert Cliffs в США (1650 МВт) используют низкопрофильные градирни с принудительной тягой.В Chinon B одна градирня на блок имеет высоту 30 м (вместо 155 м, необходимых для этого типа с естественной тягой), диаметр 155 м и использует 8 МВт (эл.) Для своих 18 вентиляторов (0,9% мощности). На Calvert Cliffs вентиляторы градирни будут потреблять около 20 МВт (1,2%) мощности.

      Chinon B, Франция, с низкопрофильными градирнями с наддувом

      Кредит: EDF / Марк Мурсо

      Наиболее распространенная конфигурация градирен с естественной тягой называется противоточной.Эти башни имеют большую бетонную оболочку с теплообменной «заливкой» в слое над входом холодного воздуха в основании оболочки. Воздух, нагретый горячей водой, поднимается вверх через кожух за счет конвекции (эффект дымохода), создавая естественную тягу, обеспечивающую поток воздуха для охлаждения горячей воды, распыляемой сверху. Другие конфигурации включают поперечный поток, когда воздух движется поперечно через воду, и прямоток, когда воздух движется в том же направлении, что и капли воды. Эти башни не требуют вентиляторов и имеют низкие эксплуатационные расходы, но значительные затраты на техническое обслуживание.Для большого растения они могут быть высотой более 200 метров. Они используются на крупных атомных и угольных электростанциях в Европе, восточной части США, Австралии и Южной Африке

      Градирни с механической тягой имеют большие осевые вентиляторы, выполненные из дерева и пластика. Вентиляторы обеспечивают воздушный поток и могут обеспечивать более низкую температуру воды, чем градирни с естественной тягой, особенно в жаркие засушливые дни. Однако у них есть недостаток, заключающийся в том, что для них требуется вспомогательная энергия, обычно около 1% от мощности установки, но не более 1.2% от этого. Башни с механической тягой используются исключительно в центральной и западной части США, поскольку они могут обеспечивать более контролируемую производительность в широком диапазоне условий, от замораживания до жарких и сухих. Кроме того, они менее заметны, их высота не превышает 50 метров.

      Такие градирни приводят к увеличению расхода воды: до 3,0 литров испаряется на каждый произведенный киловатт-час г , в зависимости от условий ч . Эта потеря воды при испарении из-за фазового перехода нескольких процентов ее из жидкости в пар отвечает за отвод большей части тепла от охлаждающей воды за счет лишь небольшой части объема циркулирующей жидкости (хотя и довольно большой доли воды, фактически забираемой из озера или ручья).Считается, что потребление воды при испарении обычно примерно вдвое больше, чем при прямом охлаждении.

      Градирни с рециркуляцией воды снижают общий КПД электростанции на 2-5% по сравнению с прямоточным использованием воды из моря, озера или большого ручья, количество зависит от местных условий. Согласно исследованию Министерства энергетики США, проведенному в 2009 году, они примерно на 40% дороже, чем прямая прямоточная система охлаждения.

      Вода, испаряющаяся из градирни, приводит к увеличению концентрации примесей в оставшемся теплоносителе.Некоторый стравливание - известное как «продувка» - необходимо для поддержания качества воды, особенно если вода для начала перерабатывается муниципальными сточными водами - как, например, в Пало-Верде, штат Аризона *, и предлагается для завода в Иордании Мадждал. Таким образом, необходимая замена воды примерно на 50% больше, чем фактическая замена испарителя, поэтому система такого типа потребляет (за счет испарения) до 70% забираемой воды.

      * Около 220 мл очищенных сточных вод в день перекачивается в 70 км от Феникса, Азия, на трехблочную станцию ​​мощностью 3875 МВт (эл.).Испарение составляет 76 мл / день на единицу, а продувка 4,7 мл / день при солености примерно такой же, как у морской воды, сбрасываемой в пруды-испарители, следовательно, используется около 2,6 л / кВтч. Он имеет три градирни с механической тягой для каждого блока.

      Даже при относительно невысокой чистой потребности в воде для рециркуляционного охлаждения большие электростанции могут превосходить то, что летом легко достается из реки. На атомной электростанции Civaux мощностью 3000 МВт (эл.) Во Франции в плотинах выше по течению хранится 20 GL воды, чтобы обеспечить адекватное снабжение в условиях засухи.

      На некоторых атомных станциях используются бассейны-охладители, которые представляют собой еще один тип охлаждения с замкнутым циклом, снижающий потери на испарение, связанные с градирнями. Пруды-охладители требуют значительного количества земли и могут оказаться невозможными по другим причинам. Преимущество пруда-охладителя заключается в том, что он передает больший процент отработанного тепла в атмосферу посредством конвекции или более медленного испарения из-за более низких перепадов температур, что снижает скорость испарения и, таким образом, скорость безвозвратных потерь воды по сравнению с градирнями.Кроме того, их воздействие на окружающую среду обычно меньше, чем прямое охлаждение.

      Несмотря на то, что на многих угольных и атомных электростанциях используются мокрые градирни, в США на производство электроэнергии приходится только около 3% всего потребления пресной воды, по данным Геологической службы США - около 15,2 гигалитра в день (5550 GL / год). Это было бы просто для внутренних угольных и атомных станций без доступа к обильному количеству воды для прямоточного охлаждения. Австралийские угольные электростанции потребляют около 290 GL в год , что эквивалентно двум третям водоснабжения Мельбурна.

      Сухое охлаждение

      В тех случаях, когда доступ к воде еще более ограничен или приоритетом являются экологические и эстетические соображения, для обычных реакторов могут быть выбраны методы сухого охлаждения. Как следует из названия, в этом случае в качестве среды передачи тепла используется воздух, а не испарение из контура конденсатора. Сухое охлаждение означает минимальную потерю воды. Доступны два основных типа технологий сухого охлаждения.

      Одна конструкция работает как автомобильный радиатор и использует принудительную тягу с высоким потоком через систему ребристых трубок в конденсаторе, через которые проходит пар, просто передавая свое тепло напрямую окружающему воздуху.В этом случае вся электростанция использует менее 10% воды, необходимой для установки с влажным охлаждением , но некоторая мощность (около 1–1,5% выходной мощности электростанции) потребляется необходимыми большими вентиляторами. k Это прямое сухое охлаждение с использованием конденсатора с воздушным охлаждением (ACC), и единственная атомная электростанция, где он обычно используется, - это очень маленькие реакторы в Билибино в арктическом регионе вечной мерзлоты в Сибири, хотя THTR-300 экспериментальный реактор в Германии в 80-е годы также имел воздушное охлаждение.

      В качестве альтернативы может все еще существовать контур охлаждения конденсатора, как в случае с влажным рециркуляционным охлаждением, но вода в нем закрывается и охлаждается потоком воздуха, проходящим через оребренные трубы в градирне. * Тепло передается воздуху, но неэффективно. Эта технология не является предпочтительной, если возможно влажное охлаждение в зависимости от испарения, но потребление энергии составляет всего 0,5% от выхода.

      Резервная система отвода остаточного тепла, вводимая в эксплуатацию на атомной электростанции Ловииса в Финляндии в 2015 году, имеет две градирни: одна для системы отвода остаточного тепла, подключенной к парогенераторам, а другая - для других нужд, включая топливо. бассейны.Они могут сначала перевести установку в режим горячего, а затем в холодный режим.

      * Некоторые градирни с механической тягой представляют собой гибридную конструкцию, включающую сухую часть над мокрой. Используемый режим охлаждения зависит от сезона, при этом предпочтительнее сухое охлаждение в более холодные месяцы.

      В обоих случаях нет зависимости от испарения и, следовательно, потерь охлаждающей воды на испарение. Использование вентиляторов также позволяет лучше контролировать охлаждение, чем просто использование естественной тяги.Однако передача тепла намного менее эффективна и, следовательно, требует гораздо более крупной охлаждающей установки, которая механически более сложна. Компания Eskom в Южной Африке указывает на установки с сухим охлаждением, у которых общее потребление воды составляет менее 0,8 л / кВтч, что соответствует потерям в паровом цикле (сравните примерно 2,5 л / кВтч для установок с влажным охлаждением). Eskom строит две из крупнейших угольных электростанций в мире - каждая мощностью 6 x 800 МВт, - и одна из них будет крупнейшей в мире электростанцией с сухим охлаждением.

      Вряд ли какие-либо генерирующие мощности в США используют сухое охлаждение, а в Великобритании оно было исключено как непрактичное и ненадежное (в жаркую погоду) для новых атомных станций.В исследовании Министерства энергетики США в 2009 году говорится, что они в три-четыре раза дороже, чем рециркуляционная система влажного охлаждения. Во всех заявках на получение лицензии на новые установки в США сухое охлаждение отвергалось как неосуществимое или неприемлемое из-за потери эффективности выработки электроэнергии и значительно более высоких капитальных и эксплуатационных затрат. Для больших блоков также существуют последствия для безопасности, связанные с отводом остаточного тепла после аварийного останова с потерей мощности. В Иране четыре немецких реактора мощностью 1300 МВт, запланированные в 1970-х годах в Исфахане и Савехе, должны были использовать сухое охлаждение с двумя градирнями высотой 260 м и диаметром 170 м каждая.Маловероятно, что в обозримом будущем крупные атомные станции перейдут на сухое охлаждение.

      Однако два американских малых модульных реактора (SMR) - Holtec SMR-160 и B&W mPower - используют или могут использовать сухое охлаждение, что дает гораздо большую гибкость при размещении. B&W заявляет о 31% тепловом КПД при использовании конденсатора с воздушным охлаждением, а также о снижении мощности со 180 МВт для водяного охлаждения до 155 МВт для охлаждения с воздушным конденсатором в результате снижения термодинамической эффективности.В модуле реактора NuScale 60 МВт, который планируется построить в Национальной лаборатории Айдахо, будет использоваться сухое охлаждение, что снизит потребление воды примерно на 90% и снизит выходную мощность на 5-7%.

      Оба типа сухого охлаждения связаны с большими затратами на установку охлаждения и намного менее эффективны, чем водяные градирни, использующие физику испарения l , поскольку единственное охлаждение осуществляется за счет относительно неэффективной передачи тепла от пара или воды к воздуху через металл плавники, а не испарением. В жарком климате температура окружающего воздуха может составлять 40 градусов C, что сильно ограничивает охлаждающий потенциал по сравнению с температурой по влажному термометру около 20 градусов, что определяет потенциал для влажной системы.Однако, если модернизируются сухие системы, влажная система по-прежнему доступна для жаркой погоды.

      Прогнозируемые данные Австралии по углю * показывают снижение теплового КПД воздушного охлаждения на 32% по сравнению с водяным охлаждением, например, с 33% до 31%.

      * В ОЭСР Прогнозируемые затраты на производство электроэнергии 2010, таблицы 3.3.

      Вода является ограничением для производства электроэнергии на угле во внутреннем Китае, большая часть которого находится в регионах с дефицитом воды. Модернизация воздушного охлаждения снижает эффективность на 3-10% и, как сообщается, стоит около 200 миллионов долларов на 1000 МВтэ мощности * - около 2.5 центов / кВтч. World Energy Outlook 2015 Отчет сообщает, что более 100 ГВт (эл.) Угольных электростанций в северном Китае (12% всего угольного парка) используют сухое охлаждение, и ожидается, что потребность в нем будет расти. В частности, около 175 ГВт установленной мощности по сжиганию угля необходимо модернизировать с использованием сухого охлаждения. Из-за высокой стоимости транспортировки угля, более чем в три раза превышающей стоимость добычи от Синьцзяна до восточного побережья, много новых мощностей строится рядом с шахтами на севере, а энергия передается на юг по линиям HVDC.Прирост стоимости сухого охлаждения показан примерно на уровне 0,7 долл. США / МВт-ч, как и стоимость HVDC.

      * Финансовый отчет Bloomberg New Energy от 25.03.13.

      Китай планирует построить небольшие модульные реакторы на расплаве соли в качестве энергетического решения на северо-западе страны, где мало воды и низкая плотность населения. Применение безводного охлаждения в засушливых регионах с использованием реакторов TMSR-SF предусматривается в конце 2020-х годов. Помимо твердотопливных конструкций, планируется установка MSR на жидком топливе мощностью 168 МВт (эл.).Отвод остаточного тепла пассивный, путем охлаждения полости.

      Экологические и социальные аспекты охлаждения

      Каждый из различных методов охлаждения влечет за собой свой собственный набор местных экологических и социальных воздействий и подлежит регулированию.

      В случае прямого охлаждения, воздействия включают количество забираемой воды и воздействие на организмы в водной среде, особенно на рыбу и ракообразных. Последнее включает в себя как убой из-за столкновения (отлов более крупной рыбы на экранах) и увлечение (вытягивание более мелкой рыбы, икры и личинок через системы охлаждения), так и изменение условий экосистемы, вызванное повышением температуры сбрасываемой воды.

      В случае мокрых градирен воздействия включают потребление воды (в отличие от простого забора) и эффекты визуального шлейфа пара, выбрасываемого из градирни. Многие люди считают такие шлейфы помехой, в то время как в холодных условиях некоторые конструкции башен допускают образование льда, который может покрывать землю или близлежащие поверхности. Другой возможной проблемой является унос, когда в каплях воды могут присутствовать соль и другие загрязнители.

      Со временем знания об этих эффектах расширились, воздействия были количественно оценены, и были разработаны решения.Технические решения (такие как рыбные сетки и каплеуловители) могут эффективно смягчить многие из этих воздействий, но с соответствующими затратами, которые возрастают со сложностью.

      На атомной станции, за исключением незначительного хлорирования, охлаждающая вода не загрязняется при использовании - она ​​никогда не контактирует с ядерной частью станции, а только охлаждает конденсатор в машинном зале.

      В региональном и глобальном масштабе менее эффективные средства охлаждения, особенно сухое охлаждение, приведут к увеличению связанных выбросов на единицу отправляемой электроэнергии.Это больше беспокоит электростанции, работающие на ископаемом топливе, но, возможно, имеет последствия и для ядерной энергетики с точки зрения образующихся отходов.

      Что касается политики, то в одном отчете Министерства энергетики США отмечается, что основным эффектом Закона США о чистой воде является регулирование воздействия использования охлаждающей воды на водную флору и фауну, и это уже приводит к выбору рециркуляционных систем вместо прямоточных для пресная вода. Это увеличит потребление воды, если не будут использоваться более дорогие и менее эффективные системы сухого охлаждения.Это поставит атомную энергетику в невыгодное положение по сравнению со сверхкритическим углем, хотя требования по десульфуризации дымовых газов (FGD) для угля выровняют водный баланс, по крайней мере, до некоторой степени, а любое будущее улавливание и хранение углерода (CCS) еще больше ухудшит уголь.

      В августовском отчете Национальной лаборатории энергетических технологий (NETL) Министерства энергетики США были проанализированы последствия введения новых экологических норм для угольных электростанций в США. Ожидается, что надвигающееся нормотворчество Агентства по охране окружающей среды в феврале 2011 года обяжет использование градирен в качестве «наилучшей доступной технологии» для минимизации воздействия на окружающую среду от водозаборов, вместо того, чтобы позволять проводить оценки для конкретных участков и анализ рентабельности для определения наилучшего варианта из возможных. ряд проверенных технологий для защиты водных видов.Это может означать, что на всех новых заводах - и, возможно, на многих существующих установках - необходимо установить градирни вместо использования прямоточного охлаждения, которое требует много воды, но около 96% ее возвращается, немного теплее. Градирни, будучи более дорогими, работают за счет испарения большого количества воды, создавая нагрузку на запасы пресной воды - согласно отчету, они потребляют 1,8 л / кВт · ч, по сравнению с менее 0,4 л / кВт · ч для прямоточного охлаждения. . В отчете NETL отмечается, что прогнозируемое увеличение использования воды на угольных электростанциях в течение следующих двух десятилетий, если прямое охлаждение больше не будет разрешено на новых станциях, не влияет на вероятность того, что многие угольные электростанции добавят технологию улавливания и хранения углерода (CCS) в свои системы. ограничивают выбросы углерода в США, тем самым увеличивая потребление воды еще на 30-40%.

      Исследование, проведенное в 2010 году Исследовательским институтом электроэнергетики (EPRI), показало, что общая стоимость модернизации электростанций США с градирнями превысит 95 миллиардов долларов. Стоимость только 39 АЭС (63 реактора) составит почти 32 миллиарда долларов. Исследование EPRI охватывало 428 электростанций США с прямоточными системами охлаждения, которые потенциально подпадали под действие пересмотренных правил Агентства по охране окружающей среды США якобы для защиты водных организмов от попадания в водозаборные сооружения охлаждающей воды.Как отмечалось выше, в соответствии с предлагаемыми поправками к Закону о чистой воде EPA могло бы потребовать, чтобы охлаждение замкнутого цикла было «наилучшей доступной технологией» для минимизации неблагоприятного воздействия на окружающую среду для водных организмов. В исследовании EPRI рассматривались капитальные затраты, потери доходов от продолжительных отключений, необходимых для изменения систем, и затраты, связанные с потерями в эффективности установки, включая увеличение потребления энергии вентиляторами и насосами в системах охлаждения с замкнутым циклом. Такое изменение обойдется 311 миллионам граждан США в 305 долларов на человека, чтобы модернизировать все электростанции с прямоточной системой охлаждения, «чтобы устранить практически несуществующее воздействие на окружающую среду, согласно научным исследованиям популяций водных организмов на этих станциях», - говорится в сообщении. Институт ядерной энергии, промышленная ассоциация США.

      В мае 2014 года EPA издало окончательное правило для водозаборов, охватывающее 1065 заводов и фабрик, которое позволяет существующим предприятиям использовать ряд вариантов защиты водных организмов, хотя новым потребуются системы замкнутого цикла. *

      * NEI прокомментировал: «Градирни потребляют вдвое больше воды из водоемов, которые мы хотим защитить, по сравнению с прямоточными системами охлаждения. Этот факт очень важен с учетом прогнозов о том, что большая часть нашей страны столкнется с нехваткой водных ресурсов в будущем.Технологические решения для водозабора охлаждающей воды электростанции могут быть очень эффективными в защите рыб и могут учитывать экологическое разнообразие различных участков. Как EPA ранее указывало, такие решения, как передвижные экраны с системой сбора и возврата, сопоставимы с градирнями в защите водных организмов в водоемах, используемых для охлаждения электростанций ».

      Во Франции все атомные электростанции EdF, кроме четырех (14 реакторов), находятся внутри страны и требуют пресной воды для охлаждения.Одиннадцать из 15 внутренних станций (32 реактора) имеют градирни с испарительным охлаждением, остальные четыре (12 реакторов) напрямую используют речную или озерную воду. При нормативных ограничениях на повышение температуры в водоприемниках это означает, что в очень жаркое лето выработка электроэнергии может быть ограничена. *

      * Например, в Бугее максимальное повышение температуры воды летом обычно составляет 7,5 ° C, а летом - 5,5 ° C, при максимальной температуре нагнетания 30 ° C (34 ° C летом) и максимальной температуре ниже по течению 24 ° C (26 ° C допускается до 35 лет. дней).Для заводов, использующих прямое охлаждение с моря, допустимое повышение температуры на море составляет 15 ° C.

      В США заводы, использующие прямое охлаждение от рек, должны снижать мощность в жаркую погоду. Три агрегата Browns Ferry компании TVA работают на 50%, в то время как температура в реке превышает 32 ° C.

      За одним исключением, все атомные электростанции в Великобритании расположены на побережье и используют прямое охлаждение. В исследовании 2009 года, проведенном в Великобритании по выбору места для нового строительства атомной электростанции, все рекомендации относились к площадкам в пределах 2 км от обильных водоемов - моря или устья.

      Австралийское исследование, предлагающее возобновляемые источники энергии (ветряные и солнечные) для объекта в Южной Австралии, предлагает цифру 0,74 GL / год использования воды для очистки зеркал (гелиостатов) на установке CSP общей мощностью 540 МВт, 2810 ГВт / год, следовательно, 0,26 L / кВтч.

      При сравнении потребности в воде атомных электростанций и электростанций, работающих на угле, необходимо учитывать использование воды помимо охлаждения. При очистке и транспортировке угля, а также при удалении золы часто используется много воды. Это может вызвать загрязнение, как и стоки с угольных складов.

      Будущие последствия требований к охлаждению для ядерной энергетики

      Пресная вода - ценный ресурс в большинстве частей мира. Там, где его совсем мало, общественное мнение поддерживает политику правительства, основанную на здравом смысле, чтобы свести к минимуму ее растрату.

      Помимо близости к основным центрам нагрузки, нет причин размещать атомные электростанции вдали от побережья, где они могут использовать прямоточное охлаждение морской водой. При размещении угольных заводов необходимо учитывать логистику поставок топлива (и связанную с этим эстетику), поскольку на каждую станцию ​​мощностью 1000 МВт в год требуется более трех миллионов тонн угля.

      «Потребление воды атомными станциями является значительным, но лишь немного выше, чем потребление воды угольными станциями. Атомные станции работают при относительно более низких температуре и давлении пара, и, следовательно, более низкий КПД цикла, что, в свою очередь, требует более высоких расходов охлаждающей воды. Угольные заводы с более высокой эффективностью могут охлаждаться с немного меньшим количеством воды на единицу мощности, но разница небольшая. *

      * Проблемы и возможности охлаждающей воды на АЭС США, октябрь 2010 г., INL / EXT-10-2028.

      Если какая-либо тепловая электростанция - угольная или атомная - должна быть размещена внутри страны, наличие охлаждающей воды является ключевым фактором при размещении. Там, где количество охлаждающей воды ограничено, большое значение имеет высокий тепловой КПД, хотя любое преимущество, скажем, сверхкритического угля по сравнению с ядерным, вероятно, будет значительно уменьшено из-за потребности в воде для FGD.

      Даже если количество воды настолько ограничено, что ее нельзя использовать для охлаждения, тогда установка может быть размещена вдали от требований нагрузки и там, где имеется достаточно воды для эффективного охлаждения (с учетом некоторых потерь и дополнительных затрат на передачу) m .

      Атомные станции

      поколения III + имеют высокий тепловой КПД по сравнению с более старыми, и не должны находиться в невыгодном положении по сравнению с углем по соображениям использования воды.

      Соображения по ограничению выбросов парниковых газов, конечно, будут накладываться на вышеизложенное. Данные Министерства энергетики США показывают, что улавливание CO2 увеличит потребление воды на угольных и газовых электростанциях на 50-90%, что сделает первые более водоемкими, чем атомные. *

      * «Требования к воде для существующих и новых технологий термоэлектрических установок» DOE / NETL-402/080108, август 2008 г.

      Еще одно значение связано с когенерацией, использующей отходящее тепло атомной электростанции на побережье для опреснения MSF. В большинстве случаев опреснения на Ближнем Востоке и в Северной Африке уже используется отходящее тепло от нефтегазовых электростанций, и в будущем ряд стран ожидают использования ядерной энергии для этой роли когенерации. См. Также информационный документ по ядерному опреснению.


      ПРИЛОЖЕНИЕ: Комментарий к отчетам США

      Очевидно, что кроме тепла, отводимого с дымовыми газами от угольной установки, и любой разницы в тепловом КПД, которая влияет на количество тепла, сбрасываемого в систему охлаждения, нет реальной разницы в количестве воды, используемой для охлаждение атомных электростанций по сравнению с угольными электростанциями того же размера.Однако в некоторых исследованиях в США указывается на существенное различие между угольными и атомными станциями, очевидно, связанное с (неустановленным) тепловым КПД выбранных примеров. Исследования исключают атомные станции на побережье, которые используют для охлаждения соленую воду.

      Технический отчет EPRI за март 2002 года: Вода и устойчивость (том 3): Потребление воды в США для производства электроэнергии - следующие полвека. стремится оценить будущее потребление воды, связанное с производством электроэнергии в США, примерно до 2020 года.Он использует некоторые «типичные» цифры забора и потребления воды, которые показывают заметные различия между углем и атомной электростанцией, без указания источника и объяснения их величины. Он ориентирован только на пресную воду и игнорирует растения с охлаждением морской водой. Его выводы представлены на региональной основе в свете прогнозируемого увеличения количества поколений и вероятных изменений в технологиях производства, таких как переход от угля к газу комбинированного цикла.

      EPRI указывает, что этот отчет за 2002 год заменен отчетом за 2008 год: «Использование воды в производстве электроэнергии», но он недоступен.Отчеты за 2002 и 2008 годы основаны на примерах из общедоступных данных и базах данных EPRI, которые предоставляют информацию об использовании охлаждающей воды и отклонении тепла для нескольких объектов. Цифры, приведенные в этих отчетах, и приведенная выше столбчатая диаграмма в целом представляют потребности в водопользовании. Полученные EPRI числа постоянно были примерно на 10% ниже, чем аналогичные числа, предоставленные DOE, поскольку DOE использует теоретические расчеты для получения своих показателей водопользования, а не усреднение фактических данных по растениям, как в подходе EPRI.

      Другие отчеты по оценке потребностей в пресной воде взяты из Национальной лаборатории энергетических технологий Министерства энергетики США в 2006 году с обновлением за 2008 год и более общие отчеты за 2009 год. Первые два рассчитаны на 2030 год и используют пять сценариев охлаждения, применяемых к региональные прогнозы прироста и выбытия. Здесь предположения для будущих угольных электростанций: 70% сверхкритических n и 30% подкритических, первые из которых имеют очень высокий тепловой КПД по сравнению с любой атомной станцией поколения III.Однако предполагается, что угольные электростанции нуждаются в десульфуризации дымовых газов (ДДГ), что обычно увеличивает потребление воды.

      Требования к охлаждающей воде для каждого типа установок были рассчитаны на основе данных NETL и представлены в следующей таблице для «модельных» установок потребления пресной воды:

      Уголь прямоточный, докритический, мокрый FGD 0,52 л / кВт · ч
      Уголь прямоточный, сверхкритический, мокрая ДДГ 0.47 литров / кВтч
      Ядерная, прямоточная, подкритическая 0,52 л / кВт · ч
      Уголь рециркуляционный, докритический, мокрая ДДГ 1,75 л / кВт · ч
      Уголь рециркуляционный, сверхкритический, мокрая ДДГ 1,96 л / кВт · ч
      Атомная, рециркуляционная, подкритическая 2,36 л / кВт · ч

      Цифры озадачивают, поскольку для сверхкритического угля следует использовать значительно менее эффективные докритические угольные электростанции, а для рециркуляционного использования градирен большая разница между докритическим углем и ядерной энергией необъяснима.Очевидно, что существуют важные переменные, которые не учитываются, хотя они, безусловно, должны иметь отношение к прогнозам NETL.

      Отчет DOE / NETL за 2009 год показывает диаграмму (рис. 3-6), в которой приводится отчет EPRI за 2002 год, где указано чистое потребление с использованием градирен от 2,27 до 3,8 л / кВтч для атомной энергетики *. Это намного больше, чем цифры на диаграмме докритического сжигания угля с FGD (рис. 3-2) - 1,9–2,5 л / кВтч (0,505–0,665 галлонов / кВтч) с аналогичной продувкой.

      * Подпитка охлаждающей воды 3.От 0 до 4,1 л / кВтч (0,8-1,1 галлона / кВтч), без продувки 0,06-0,20 галлона / кВтч.

      Другая диаграмма (рис. 3-1) со ссылкой на EPRI 2002 дает нетто 2,7 л / кВтч (0,72 галлона / кВтч) для атомной энергетики и 2,0 л / кВтч (0,52 галлона) для докритического угля. В пояснении в тексте говорится: «Атомные станции имеют более высокую нагрузку на градирню по сравнению с чистой выработкой электроэнергии. Это связано с тем, что условия пара ограничиваются эффектами хрупкости металла от ядерного реактора, что снижает эффективность». Однако ни он, ни отчет EPRI не оправдывают большую разницу, которая должна быть напрямую связана с потерями тепла в дымовой трубе на угольных электростанциях и с тепловым КПД.


      Примечания и ссылки

      Банкноты

      а. При теоретической полной эффективности и с учетом только паровой фазы это известно как цикл Карно. Эффективность Карно системы относится к разнице между уровнями тепла на входе и выходе и в более общем смысле называется термической эффективностью. [Назад]

      г. Этот термодинамический процесс превращения тепла в работу также известен как цикл Ренкина или, в более простом смысле слова, как цикл пара, который можно рассматривать как практический цикл Карно, но с использованием насоса для возврата текучей среды в виде жидкости к источнику тепла.[Назад]

      г. Конденсатор предназначен для конденсации отработавшего пара паровой турбины за счет потери скрытой теплоты парообразования охлаждающей воде (или, возможно, воздуху), проходящей через конденсатор. Температура конденсата определяет давление на той стороне конденсатора. Это давление называется противодавлением турбины и обычно представляет собой частичный вакуум. Снижение температуры конденсата приведет к снижению противодавления турбины, что увеличит тепловой КПД турбины.Типичный конденсатор состоит из трубок в кожухе или кожухе.

      Могут быть первичный и вторичный контуры, как в реакторах с водой под давлением (PWR) и двух или трех других типах. В этом случае первый контур просто передает тепло от активной зоны реактора к парогенераторам, а вода в нем остается жидкой под высоким давлением. В реакторах с кипящей водой и в реакторах другого типа вода закипает в активной зоне или рядом с ней. То, что сказано в основной части статьи, относится ко второй ситуации или вторичной цепи, где их два.[Назад]

      г. В ядерном реакторе вода или тяжелая вода должна поддерживаться под очень высоким давлением (1000-2200 фунтов на квадратный дюйм, 7-15 МПа), чтобы она оставалась жидкой при температуре выше 100ºC, как в современных реакторах. Это имеет большое влияние на реакторную технику.

      Более подробная информация о различных теплоносителях первого контура содержится в статье Nuclear Power Reactors . [Назад]

      e. В отчете Геологической службы США за 1995 г. говорилось, что 98% изъятия обычно возвращается в источник.[Назад]

      ф. Для данной электрической мощности, поскольку установка должна быть больше (для данной мощности при 36% необходимо сбросить в 1,78 раза больше тепла, при 33% необходимо сбросить в 2,03 раза больше тепла - разница 14%). Если просто посмотреть на долю тепла, потерянного на конкретной установке при двух значениях эффективности, разница составит 5%, а вырабатывается на 8% меньше электроэнергии. [Назад]

      г. На каждый киловатт-час электрической мощности при тепловом КПД 33% необходимо сбросить 7,3 МДж тепла.При тепловом КПД 36% сбрасывается 6,4 МДж. При скрытой теплоте парообразования 2,26 МДж / л это приводит к испарению 3,2 литра или 2,8 литра на кВтч соответственно, если весь охлаждающий эффект является просто испарительным. Это составило бы 77 или 67 мегалитров в день соответственно для станции мощностью 1000 МВт, если бы все охлаждение было только испарительным. На практике около 60-75% испаряется, в зависимости от атмосферных факторов. Другие расчетные цифры для более высокой эффективности: для сверхсверхкритического парового цикла (USC) с использованием градирни потребуется около 1.Произведено 5-1,7 л / кВтч; Современная ПГУ составляет около 0,9-1,1 л / кВтч. [Назад]

      ч. В отчете Министерства энергетики за 2006 год, который подвергается критике ниже, указано типичное значение 2,9 л / кВт · ч. Другие источники в США указывают 1,5 л / кВтч для прямоточного охлаждения и 2,7 или 3,0 л / кВтч для испарительных градирен (, например, NEI 2009, примечание 11; NEI 2012). [Назад]

      и. На основе 50% от общего объема производства 261 ТВт-ч при расходе воды 2,25 л / кВт-ч (60% электроэнергии вырабатывается из угля, в основном с использованием испарительного охлаждения).По более авторитетной, но более ранней оценке, общие потери от испарения для внутренних электростанций составляют 225 GL / год (Hunwick 2008). Мельбурн использует около 440 GL в год. [Назад]

      Дж. Около 0,18–0,25 л / кВтч на заводе Коган-Крик в Квинсленде, включая небольшое дополнительное количество влажного охлаждения, и 0,15 л / кВтч на заводе Миллмерран. [Назад]

      к. 48 вентиляторов на Коган-Крик диаметром 9 метров каждый. [Назад]

      л. В Австралии на угольных электростанциях Коган-Крик (750 МВт в сверхкритическом состоянии) и Милмерране (в сверхкритическом диапазоне 840 МВт) используется сухое охлаждение, как и на электростанциях Матимба и Маджуба в Южной Африке.Новый завод Medupi будет использовать его и станет крупнейшей в мире станцией с сухим охлаждением (4800 МВт). Кендал в Южной Африке использует систему непрямого сухого охлаждения. Судя по всему, сухое охлаждение также используется в Иране и Европе. Южноафриканский опыт оценивает стоимость ACC примерно на 50% больше, чем рециркуляционное влажное охлаждение и непрямое сухое охлаждение на 70–150% больше. [Назад]

      г. В них используется вода в сверхкритическом состоянии с давлением около 25 МПа, температура пара от 500 до 600 ° C и тепловая эффективность 45%. По всему миру работает более 400 таких заводов.Одним из направлений разработки ядерных реакторов поколения IV являются конструкции с водяным охлаждением в сверхкритическом состоянии. На сверхкритических уровнях (30+ МПа) может быть достигнут 50% тепловой КПД.

      Сверхкритические флюиды - это флюиды, находящиеся выше термодинамической критической точки, определяемой как самая высокая температура и давление, при которых газовая и жидкая фазы могут сосуществовать в равновесии, как однородная флюид. У них есть свойства между газом и жидкостью. Для воды критическая точка составляет 374 ° C и 22 МПа, что дает ей плотность «пара» в три раза больше плотности жидкости, так что она может приводить в движение турбину так же, как и обычный пар.[Назад]

      п. В Великобритании все атомные станции находятся на берегу, и общие потери при передаче в системе составляют 1,5%. [Назад]

      Источники

      Агентство по окружающей среде Великобритании, 2010 г., Варианты охлаждающей воды для атомных электростанций нового поколения в Великобритании.
      EPRI 2002, Вода и устойчивость (том 3): Потребление воды в США для производства электроэнергии - следующие полвека, Технический отчет EPRI
      DOE / NETL 2006: Оценка потребностей в пресной воде для удовлетворения будущих потребностей в производстве термоэлектрической энергии, DOE / NETL-2006/1235
      DOE / NETL 2008: Оценка потребностей в пресной воде для удовлетворения будущих требований к выработке термоэлектрической энергии, обновление, DOE / NETL-400/2008/1339
      DOE / NETL 2009: Требования к воде для существующих и новых технологий термоэлектрических станций, DOE / NETL-402/080108
      Использование воды в производстве электроэнергии, отчет Института электроэнергетики 1014026 (февраль 2008 г.)
      EPRI 2011, Национальная оценка затрат на модернизацию U.S. Электростанции с замкнутым циклом охлаждения, Технический бюллетень EPRI 1022212; и исследование модернизации замкнутого цикла: оценка капитальных затрат и производственных затрат, Технический отчет EPRI 1022491.
      DOE / NETL, август 2010 г., Уязвимость воды для существующих угольных электростанций, отчет 1429. DOE / INL 2010, Проблемы и возможности охлаждающей воды на АЭС США, октябрь 2010 г., INL / EXT-10-2028.
      Ханвик, Ричард 2008, Австралийские внутренние электростанции: уменьшение их жажды
      Международное энергетическое агентство и Агентство по ядерной энергии ОЭСР, Прогнозируемые затраты на производство электроэнергии, издание 2010 г.,
      Международное энергетическое агентство, World Energy Outlook 2015
      Международное энергетическое агентство, World Energy Outlook 2016 - глава 9 о воде
      Справочник по ядерной инженерии 2010
      ESAA, Электричество, газ, Австралия, 2010 г.
      МАГАТЭ 2012, Эффективное управление водными ресурсами в реакторах с водяным охлаждением, Серия изданий МАГАТЭ по ядерной энергии No.НП-Т-2.6.
      Уильям Скафф, Институт ядерной энергии, водопользование, электроэнергия и ядерная энергия: целостный подход к охране окружающей среды, презентация на Ежегодном форуме Совета по охране грунтовых вод (GWPC) 2009, 14-16 сентября 2009 г.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *