Получение электрической энергии: «Способы получения электроэнергии»

Содержание

«Способы получения электроэнергии»

Информационно – познавательный проект

по теме: «Способы получения электроэнергии»

Автор проекта: Купаев Владислав,

обучающийся 4а класса

Наставник проекта: Купаева И. Н.,

учитель физики

г. Магнитогорск

Содержание

Введение 3

Теоретическая часть. Способы получения электроэнергии 4

Тепловые электростанции 4

Гидроэлектростанции 4

1.3. Атомная электростанция 5

1.4. Альтернативные источники энергии 6

1.4.1. Солнечные батареи 6

1.4.2. Ветрогенераторы 7

1.4.3. Биогаз 8

2. Практическая часть. 10

2.1. Электростанции в городе Магнитогорске 10

2.2 Альтернативные способы получения электроэнергии в городе Магнитогорске 12

Заключение 13

Список литературы 14

Введение

Невозможно представить жизнь современного человека без бытовых приборов, компьютеров, гаджетов и других электроприборов. Любое отключение электроэнергии доставляет массу неудобств. В последнее время много говорят о способах экономии электроэнергии, об использовании новых энергосберегающих лампочек для освещения. Моя семья проживает в небольшом промышленном городе Магнитогорске. Меня заинтересовало, где и как вырабатывается электроэнергия, которую мы используем?

Проблема: какие способы получения электроэнергии существуют в мире в настоящее время, и какие из них используются в моем городе.

Цель: Изучить способы получения электроэнергии.

Задачи:

Изучить источники информации о способах получения электроэнергии.

Выяснить способы получения электроэнергии, их преимущества и недостатки.

Выяснить способы получения электроэнергии в городе Магнитогорске.

Оформить газету о способах получения электроэнергии.

Ценность моей работы заключается в том, что я узнаю больше про пути получения электроэнергии, в том числе в городе Магнитогорске и смогу поделиться этой информацией со сверстниками.

Теоретическая часть. Способы получения электроэнергии

Тепловые электростанции

Тепловая электростанция (ТЭС) — электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. Первые ТЭС появились в конце XIX века и получили преимущественное распространение в середине 70-х гг. XX века. Около 75% всей электроэнергии России производится на ТЭС.

Преимущества:
1. Используемое топливо достаточно дешево. 
2. Требуют меньших капиталовложений по сравнению с другими электростанциями. 
3. Могут быть построены в любом месте независимо от наличия топлива. Топливо может транспортироваться к месту расположения электростанции железнодорожным или автомобильным транспортом. 
4. Занимают меньшую площадь по сравнению с гидроэлектростанциями. 
5. Стоимость выработки электроэнергии меньше, чем у дизельных электростанций.

Недостатки:
1. Загрязняют атмосферу, выбрасывая в воздух большое количество дыма и копоти. 
2. Более высокие эксплуатационные расходы по сравнению с гидроэлектростанциями.

1.2. Гидроэлектростанции

Гидроэлектростанции (ГЭС) — электростанция, в качестве источника энергии использующая энергию водного потока. Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища.
Принцип работы ГЭС. Работа гидроэлектростанции достаточно проста. Возведенные гидротехнические сооружения обеспечивают стабильный напор воды, который поступает на лопасти турбины. Напор приводит турбину в движение, в результате чего она вращает генераторы. Последние и вырабатывают электроэнергию, которую затем по линиям высоковольтных передач доставляют потребителю.

Преимущества гидроэлектростанций:

Работа ГЭС не сопровождается выделением  газа и углекислоты, окислов азота и серы, пылевых загрязнителей и других вредных отходов, не загрязняет почву.

Вода — возобновляемый источник энергии.

Производительность ГЭС легко контролировать, изменяя скорость водяного потока (объем воды, подводимый к турбинам).

Водохранилища, сооружаемые для гидростанций, можно использовать в качестве зон отдыха, порой вокруг них складывается поистине захватывающий пейзаж.

Вода в искусственных водохранилищах, как правило, чистая, так как примеси осаждаются на дне. Эту воду можно использовать для питья, мытья и ирригации.

Недостатки гидроэлектростанций:

Большие водохранилища затопляют значительные участки земли, которые могли бы использоваться с другими целями.

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.

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 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.

1.3. Атомная электростанция

Атомная электростанция АЭС — комплекс технических сооружений, предназначенных для выработки электрической энергии путем использования энергии, выделяемой при контролируемой ядерной реакции. В качестве распространенного топлива для атомных электростанций применяется уран. Реакция деления осуществляется в основном блоке атомной электростанции – ядерном реакторе.

Преимущества атомной энергетики:

1. Остается атомная энергетика. Благодаря особенностям ядерных реакций затраты топлива очень и очень невелики. Это основное преимущество атомной энергетики.

2. Второе преимущество – это экологическая чистота. Выбросы от АЭС, хотя в это и трудно поверить, практически безвредны в отличие от ТЭС. Например, электростанции, работающие на угле, выбрасывают в атмосферу гораздо больше радионуклидов, чем АЭС, не говоря уже о выбросах углекислого газа и прочих канцерогенов

Недостатки атомной энергетики:

1. Сложность утилизации радиоактивных отходов.

2. Опасность аварий. Множество различных исследований ведется во многих странах в сторону решения этих проблем. Современные АЭС очень надежны, а отходы в наше время утилизируют максимально эффективно.

Однако проблемы атомной энергетики существуют и не могут касаться только одного государства или группы людей. Это дело всего человечества и решать его надо сообща. Стоит вспомнить только аварию на японской АЭС во время цунами. Потому что, то самое завтра, когда мы окажемся без нефти и газа, может наступить уже в прямом смысле слова завтра и подготовиться к нему надо сегодня, прямо сейчас.

1.4.Альтернативные источники энергии

1.4.1. Солнечные батареи

Индустрия солнечных батарей постоянно расширяется. По оценкам специалистов мощность такого среднестатистического источника электроэнергии каждый год увеличивается в три раза. Это свидетельствует о развитии данной области.

Преимущества:

1. Солнце — экологически чистый источник энергии, который не загрязняет окружающую среду. Эксплуатация солнечных панелей не приводит к выбросам парниковых газов или образованию отходов.

2. Солнечная энергия неисчерпаема, в отличие от традиционных видов топлива. Стоит отметить, что в России запасов нефти хватит больше чем на 50 лет, газа — более чем на 100 лет, а угля еще на 500 лет. Но не во всем мире так. Для сравнения, в Великобритании нефть кончится через 5,2 года, газ — через 3 года, уголь — через 4,5 года. Во Франции и того хуже — все это вместе истощится меньше чем через год. А вот, Германия, напротив, может прожить еще 250 лет на угле, но только два года на газе и меньше года на нефти.

3. Солнечные батареи после установки требуют минимального обслуживания и производят энергию без участия человека.

4. Среди других достоинств батарей на солнечной энергии стоит отметить длительный срок службы. Он составляет — 25 лет и более без ухудшения эксплуатационных характеристик.

5. Использование солнечной энергии субсидируется государством. Например, во Франции за установку батареи дома возмещается до 60% от стоимости.

Недостатки:

 1. Солнечная энергетика не выдерживает конкуренции, когда дело доходит до серьезных объемов производства электроэнергии. Действительно, определенные виды энергий, например ядерная, могут быть гораздо более выгодными в финансовом отношении.

2. Производство энергии может оказаться нерегулярным из-за погодных условий.

3. Для производства достаточного количества электроэнергии необходимо устанавливать большие площади солнечных батарей.

Солнечная энергетика открыта уже довольно давно, но ее долго не рассматривали в качестве источника энергии из–за дороговизны. Развитие технологий привело к снижению цен, и солнечные панели стали серьезным конкурентом для традиционных источников энергии.

1.4.2. Ветрогенераторы

Энергия ветра может быть преобразована в электричество и для этого используют ветрогенераторы. Турбины данного типа имеют привлекательный внешний вид и обладают достаточно высокой эффективностью. Большинство моделей не требуют управления человеком и служат на протяжении долгого времени. Разделяют горизонтальные и вертикальные турбины. Горизонтальные устройства оснащены флюгером и системой слежения. У вертикальных устройств нет необходимости ориентации на ветер и они отличаются большей надёжностью.

Преимущества:

1. Используется полностью возобновляемый источник энергии.. Источник принципиально неисчерпаем.

2. В процессе работы ветряной электростанции полностью отсутствуют вредные выбросы.

3. Ветряная турбина и основные рабочие части таких генераторов расположены на значительной высоте над землей, поэтому окружающее пространство может быть с успехом использовано для хозяйственных нужд. 

4. Применение ветрогенераторов особенно оправдано для изолированных территорий.

5. После введения в эксплуатацию ветряной электростанции, стоимость киловатт-часа генерируемой таким образом электроэнергии значительно снижается.

6. Техническое обслуживание в процессе эксплуатации минимально. 

Недостатки:

Зависимость от внешних условий в конкретный момент. Ветер может быть сильным, или его может не быть вообще. Для обеспечения непрерывной подачи электроэнергии потребителю в таких непостоянных условиях, необходима система хранения электроэнергии значительной емкости и инфраструктура для передачи этой энергии.

Сооружение ветровой установки требует материальных затрат.

Некоторые эксперты считают, что ветряки искажают природный ландшафт, что их вид нарушает естественную природную эстетику. Поэтому крупным фирмам приходится прибегать к помощи профессионалов по дизайну и ландшафтной архитектуре.

Ветряные установки производят аэродинамический шум, который может причинить дискомфорт людям. По этой причине в некоторых странах Европы принят закон, по которому расстояние от ветряка до жилых домов не должно быть меньше 300 метров, а уровень шума не должен превышать 45 дБ днем и 35 дБ ночью.

Есть небольшая вероятность столкновения птицы с лопастью ветряка.

1.4.3. Биогаз

Биогаз является высококачественным и полноценным носителем энергии и может многосторонне использоваться как топливо в домашнем хозяйстве и в среднем и мелком предпринимательстве для приготовления пищи, производства электроэнергии, отопления жилых и производственных помещений. В качестве исходного сырья используются отходы крупного рогатого скота, птицеводства, отходы спиртовых и ацетонобутиловых заводов, биомасса различных видов растений. Переработанная биомасса используется для удобрения полей и производства компоста. Таким образом, создается система замкнутого цикла: растения — корма (пищевые продукты) — отходы — растения. Такая система обеспечивает сельское хозяйство удобрением и кормами, производство — сырьем и энергией. При этом не загрязняется окружающая среда, уменьшается использование минеральных источников энергии и выделение газов, вызывающих парниковый эффект.

В настоящее время во многих странах создаются также специальные обустроенные хранилища твердых бытовых отходов городов с целью извлечения из них биогаза для производства электрической и тепловой энергии.

Преимущества:

Это один из наиболее доступных видов альтернативного топлива (в частности для фермеров), так как сырьевая база для его производства всегда в наличии и всегда под рукой. 

Биогаз можно производить из самых разных органических отходов, а это значит, что биогаз можно производить в любом регионе или стране мира, вне зависимости от климатических условий или рельефа. Кроме того, производство биогаза решает проблемы, связанные с утилизацией мусора. Это означает, что есть реальные перспективы решения весьма важной проблемы, которая уже давно заботит многих учёных, политиков и простых людей во всём мире.

 В процессе производства биогаза получаются на выходе органические удобрения, которые являются идеальным удобрением для почвы. 

Относительно простая по конструкции и не дорогая по цене биогазовая установка.

Недостатки:

Данный вид биотоплива является доступным, в основном, жителям сельских районов и владельцам ферм.

 Сам процесс производства биогаза является достаточно взрывоопасным производством. Кроме того, для производства биогаза можно использовать любое органическое сырье, поэтому многие фермеры специально выращивают масляные зерновые культуры для производства биогаза, тем самым истощая землю и не используя полученный урожай по его прямому назначению.

Преимущества и недостатки разных способов получения электроэнергии можно представить в виде таблицы:

Способ получения электроэнергии

Преимущества

Недостатки

Тепловые электростанции

5

2

Гидроэлектростанции

5

7

Атомная электростанция

2

2

Солнечные батареи

5

3

Ветрогенераторы

7

5

Биогаз

4

2

2. Практическая часть.

2.1. Электростанции в городе Магнитогорске

Теплоэлектроцентраль Магнитогорского металлургического комбината

В городе Магнитогорске находится Теплоэлектроцентраль Магнитогорского металлургического комбината (ТЭЦ ОАО ММК). Главной задачей ТЭЦ является бесперебойное снабжение электроэнергией промышленных объектов ОАО «ММК», а также обеспечение паром, технической водой турбокомпрессоров кислородного цеха и левобережную часть города, часть правого берега.

История строительства ТЭЦ

В решении Совета Министров СССР от 2 июня 1948 года записано: «Для покрытия возросших тепловых и электрических нагрузок ММК и его района в Магнитогорске должна быть сооружена новая мощная теплоэлектроцентраль».

12 февраля 1952 года трест «Магнитострой» приступил к бетонированию фундаментов под колонны главного корпуса теплоэлектроцентрали. 25 февраля 1954 года на новой ТЭЦ был пущен в эксплуатацию первый энергетический паровой котел производительностью 170 т пара в час и турбогенератор мощностью 50 МВт. Первый этап строительства ТЭЦ завершился в 1957 году. К тому времени также были введены в работу котлоагрегаты № 2-4, турбогенераторы № 2 и №3.

С лета 1963 по декабрь 1966 года пущены в эксплуатацию турбогенератор № 4, котлоагрегаты № 5 и №6, пиковый водогрейный котел № 1. Завершено строительство второй очереди ТЭЦ. В 1965 году на котлы ТЭЦ был принят природный газ. Началось сокращение сжигания каменного угля и уменьшение выбросов золы в атмосферу.

К 1970 году на ТЭЦ работали уже восемь котлоагрегатов общей паропроизводительностью 1960 т в час и шесть турбогенераторов. Установленная электрическая мощность ТЭЦ составила 300 МВт, а тепловая — по отпуску тепла с горячей водой — 760 Гкал/ час. В те годы ТЭЦ ММК была самой современной и мощной электростанцией в составе министерства черной металлургии СССР.

Влияние ТЭЦ на окружающую среду

Дело в том, что при сжигании газа, как и при сжигании мазута, в атмосферу попадает окись серы, а по количеству выбросов оксидов азота при сжигании газ почти не уступает мазуту.

Наиболее высокую биологическую активность имеет диоксид азота, он оказывает сильное раздражающее действие на слизистую оболочку глаз и дыхательные пути. В районах расположения ТЭЦ, наряду с возрастанием доли углекислого газа, уменьшается доля кислорода в атмосфере, так как большое количество кислорода расходуется при сжигании топлива. Окись серы, попадающая с выбросами в атмосферу, наносит большой ущерб животному и растительному миру, она разрушает хлорофилл, имеющийся в растениях, повреждает листья и хвою. Окись углерода, попадая в организм человека и животных, соединяется с гемоглобином крови, в результате чего в организме возникает недостаток кислорода, и, как следствие, происходят различные нарушения нервной системы.

Оксид азота снижает прозрачность атмосферы и способствует образованию смога. Ускоряет распространение и увеличивает площадь загрязнения вредными веществами такое явление, как туман. Вредные вещества при взаимодействии с туманом образуют устойчивое сильнозагрязнённое мелкодисперсное облако — смог, имеющий наибольшую плотность у поверхности земли.

Кроме того, ТЭЦ загрязняют водоёмы, сбрасывая в них тёплую воду, в результате чего происходит цепная реакция, водоём зарастает водорослями, в нём нарушается кислородный баланс, что в свою очередь несёт угрозу жизни всем его обитателям.

Загрязняют окружающую среду и сточные производственные воды ТЭЦ, содержащие нефтепродукты. Эти воды станция сбрасывает после химических промывок оборудования, поверхностей нагрева паровых котлов и систем гидрозолоудаления.

Газотурбинная электростанция ТЭЦ Магнитогорская

ГТ ТЭЦ Магнитогорская обеспечивает резерв системы теплоснабжения города. Вводена в эксплуатацию 2010. Мощность электроэнергии: 18 МВт; теплоэнергии 80 Гкал/ч. Это современная высокотехнологичная установка, генерирующая электричество и тепловую энергию. Основу газотурбинной электростанции составляют один или несколько газотурбинных двигателей — силовых агрегатов, механически связанных с электрогенератором и объединенных системой управления в единый энергетический комплекс.
В энергоблоке ГТ ТЭЦ Магнитогорская была применена технология магнитного подшипника — ротор турбины и генератор вращаются в состоянии левитации — без контакта.
Преимущества магнитного подшипника:
1. не требует смазки;
2. экологически безопасен;
3. низкий уровень вибраций;
4. встроенная система контроля и мониторинга состояния;
5. отсутствие контакта между кольцами (нет трения = нет износа).
Надежность работы ГТ ТЭЦ подтверждена 13 летним опытом эксплуатации в любых климатических условиях.

Недостатками ГТ ТЭЦ можно считать то, что по соотношению вырабатываемой электрической энергии к тепловой она, как правило, проигрывает другим типам станций; высокая шумность, следовательно возникает необходимость шумоизоляции; сжигание газа влечет загрязнение атмосферы, которое мы уже рассматривали.

Альтернативные способы получения электроэнергии в

городе Магнитогорске

В результате проведенной работы я выяснил, что из всего многообразия альтернативных способов в нашем городе используются солнечные батареи в частном секторе в очень небольшом количестве. Остальные способы не используются.

Заключение

Выполняя этот проект, я узнал больше о способах получения электроэнергии, в том числе в городе Магнитогорске.

Когда я делал проект, у меня появился вопрос: почему мы платим деньги за электроэнергию, если мы можем получать её почти бесплатно с помощью альтернативных источников энергии, в отличии от ГЭС, ТЭС, АЭС.

Ответ прост: внедрение альтернативных способов получения электроэнергии обойдется государству гораздо дороже, чем обычные, часто используемые способы.

Конечно, преимуществ у альтернативных источников энергии больше и они кажутся более весомыми, чем недостатки. Однако, нам остается надеяться, что в скором времени человечество научится в полной мере использовать преимущества и бороться с недостатками, а особенно с главным из них: слишком высокой ценой.

Список литературы:

https://neftegaz.ru/tech_library/view/4043-Gidroelektrostantsiya-GES

https://ria.ru/eco/20090426/169135271.html

http://elstan.ru/articles/teplovye-elektrostantsii/10045/

http://www.enersy.ru/energiya/preimuschestva-i-nedostatki-gidroelektrostantsiy.html

http://www.nado5.ru/e-book/atomnaya-ehnergetika

http://greenevolution.ru/blogs/preimushhestva-i-nedostatki-solnechnyx-batarej/

http://electricalschool.info/energy/1539-jenergija-vetra-preimushhestva-i.html

http://www.rosteplo.ru/w/%D0%A2%D0%AD%D0%A6_%D0%9C%D0%9C%D0%9A

http://www.energosovet.ru/entech.php?idd=35

http://elektrovesti.net/57127_plyusy-i-minusy-biogaza

http://www.saveplanet.su 

Традиционные и альтернативные способы получения электроэнергии

В настоящее время человечество использует все возможные способы получения электроэнергии. Трудно переоценить важность этого ресурса. Причем его потребление растет с каждым днем. По этой причине все больше внимания уделяется нетрадиционным способам получения электроэнергии. В то же время эти источники на данном этапе развития не могут полностью удовлетворить потребности земного населения. В данной статье кратко рассмотрены основные традиционные и альтернативные способы получения электроэнергии.

Тепловая электростанция

­

Получение электроэнергии на тепловых электростанциях

Данный способ получения электроэнергии является самым распространенным. Так например, в Российской Федерации на долю тепловых источников приходится почти 80 % всей выработки необходимого ресурса. Идут годы, экологи уже практически кричат о негативном воздействии подобных инженерных сооружений на окружающую среду и на здоровье человека, однако станции, возведенные еще в середине прошлого века (а то и дореволюционные) продолжают снабжать населенные города и крупные промышленные предприятия электричеством.

Тепловые источники относятся к традиционным способам получения электроэнергии. И вот уже на протяжении трех или четырех десятков лет занимают лидирующую позицию в рейтинге по объемам выработки. И это несмотря на бурное развитие альтернативных способов получения электроэнергии.

Среди всех инженерных проектов выделяют особый вид сооружений. Это теплоэлектроцентрали, дополнительная функция которых снабжать дома и квартиры граждан теплом. По подсчетам специалистов, эффективность таких электростанций крайне низкая, а передача вырабатываемого ресурса на дальние расстояния сопряжена с большими потерями.

Выработка энергии осуществляется следующим образом. Твердое, жидкое или газообразное топливо сжигается, разогревая воду в котле до значительных температур. Сила пара приводит во вращение лопасти турбины, в результате чего ротор турбогенератора вращается и происходит выработка электроэнергии.

Самая мощная гидроэлектростанция в России

Гидроэлектростанции – перспективный способ получения электроэнергии

Строительство сложных инженерных сооружений, предназначенных для преобразования энергии воды в электричество, было начато еще в Российской Империи. С тех пор прошло много лет, а данный источник по-прежнему активно используется. В годы индустриализации СССР (1930-е) по всей стране выросли гидроэлектростанции-гиганты. На строительство этих исполинов (чего стоит только одна Запорожская ГЭС!) были брошены все силы молодой и неокрепшей страны. Инженерные сооружения тех лет по-прежнему эксплуатируются и вырабатывают значительное количество электроэнергии.

В настоящее время государство делает ставку на развитие «зеленых» способов получения электроэнергии. Поэтому активно финансируется возведение современных и очень продуктивных гидроэлектростанций по всей стране. Стратегия строительства некрупных объектов на небольших притоках рек полностью оправдала себя. Одна такая станция может вполне удовлетворить потребности в электроэнергии небольших прилежащих населенных пунктах. В масштабах всей страны это приведет к повышению эффективности народного хозяйства и конкурентоспособности отечественных производителей промышленных товаров.

К недостаткам данной технологии можно отнести большую стоимость таких объектов и очень длительные сроки их окупаемости. Основные затраты приходятся на строительство плотины. А ведь необходимо возвести само здание (административный и машинный корпуса), построить приспособление для сброса воды и так далее. Параметры и состав сооружения зависят от многих факторов: установленной мощности генераторов и напора воды, типа электростанции (плотинная, русловая, деривационная, аккумулирующая, приливная). Гидроэлектростанции на крупных судоходных реках имеют также сложные судоходные шлюзы и каналы для обеспечения миграции рыб к месту нерестилищ.

Градирни атомной электростанции

Атомная энергетика

Атомной электростанцией сегодня уже никого не удивить. Такие объекты активно стали возводиться еще в СССР. Поэтому эта технология относится к традиционным способам получения электроэнергии.

Атомные станции и в настоящее время активно возводятся не только в России, но и в странах ближнего и дальнего зарубежья. Так, например, компания с русскими корнями «Росатом» финансирует строительство такого источника в Республике Беларусь. К слову, на данной территории эта станция будет первой.

В мире отношение к атомной энергетике весьма неоднозначно. Германия, например, всерьез вздумала полностью отказаться от мирного атома. И это в то время, когда Российская федерация активно инвестирует строительство новых объектов последнего поколения.

Ученые достоверно установили, что залежей ядерного топлива в недрах земли гораздо больше всех запасов углеводородного сырья (нефти и газа). Постоянно нарастающая потребность в углеводородах ведет их удорожание. Именно по этому развитие ядерной энергетики оправдывает себя.

Ветровая электростанция

Энергия ветра

Ветровая электроэнергетика в промышленных масштабах возникла относительно недавно и пополнила перечень нетрадиционных способов получения электроэнергии. И это очень перспективная технология. С большой долей вероятности можно утверждать, что в отдаленном будущем ветряки будут вырабатывать столько электроэнергии, сколько необходимо человечеству. И это не пустые слова, ведь по самым скромным оценкам ученых, суммарная сила ветра на поверхности земного шара минимум в сто раз превышает мощность всех водных ресурсов.

Основной проблемой является непостоянство потоков воздуха, что влечет за собой сложности в прогнозировании выработки энергии. На огромной по площади территории России постоянно дуют ветры. И если научиться эффективно и результативно пользоваться этим неисчерпаемым ресурсом, то можно с лихвой удовлетворить все потребности тяжелой промышленности и населения страны.

Несмотря на очевидные плюсы от использования энергии ветра, объем выработки электричества ветровыми электростанциями не превышает и одного процента в общем объеме. Оборудование для этих целей стоит очень дорого, кроме того, такие объекты будут эффективны далеко не в каждом районе, а транспортировка электроэнергии на значительные расстояния сопряжена с большими потерями.

Геотермальная электростанция

Геотермальная энергетика

Освоение геотермальных источников ознаменовало новую веху в истории развития альтернативных способов получения электроэнергии.

Принцип выработки электроэнергии заключается в поступлении кинетической и потенциальной энергии пара горячей воды подземного источника в лопасти турбины генератора, которая посредством вращательных движений производит ток. В теории разница температур на поверхности и в глубине земной коры характерна для любого участка. Однако она, как правило, минимальна, и использовать ее в целях получения электроэнергии не представляется возможным. Возведение таких станций оправдано лишь в определенных районах нашей планеты (сейсмически активных). Первопроходцем в освоении этого способа является Исландия. Земли русской Камчатки также могут использоваться в этих целях.

Принцип получения энергии заключается в следующем. Горячая вода из недр земли поступает на поверхность. Давление здесь значительно ниже, что приводит к закипанию воды. Отделяющийся пар направляется по трубопроводу и вращает лопасти турбин генератора. Трудно дать прогноз на будущее по этому современному способу получения электроэнергии. Возможно такие станции начнут массово строиться на территории Российской Федерации, а возможно эта идея со временем затухнет и о ней никто и не вспомнит.

Освоение тепловой энергии океана

Мировой океан поражает воображение своими масштабами. Специалисты не могут дать даже приблизительную оценку величине аккумулируемой в нем тепловой энергии. Понятно лишь одно – колоссальный объем ресурсов остается незадействованным. В настоящее время уже построены прототипы электростанций, которые преобразовывают энергию тепла вод океана в ток. Однако это опытные проекты, и нет никакой уверенности, что это направление энергетики получит дальнейшее развитие.

Приливная электростанция

Приливы и отливы на службе электроэнергетики

Преобразование мощной силы отливов и приливов в ценные производные является новым способом получении электроэнергии. Природа этих явлений в настоящее время известна и не вызывает того благоговейного трепета, который возникал у наших предков. Виной всему – воздействие магнитного поля верного спутника планеты – Луны.

Наиболее заметными приливные и отливные течения вод наблюдаются на мелководьях морей и океанов, а также в руслах рек.

Первая станция, действительно давшая результат, была возведена в далеком 1913 году в Великобритании неподалеку от Ливерпуля. С тех пор многие страны пытались повторить опыт, но в итоге отказывались от этой затеи по разным причинам.

солнечная электростанция

Солнечная энергия

По сути дела, все природные топливные ископаемые были образованы миллионы лет назад с участием и под воздействием солнечных лучей. Таким образом, можно сказать, что человечество давно и активно пользуется продуктами, получаемыми от солнца. Собственно говоря, и наличием рек и озер мы обязаны этому неиссякаемому источнику, который обеспечивает кругооборот воды. Однако под современной солнечной энергетикой понимается не это. Относительно недавно ученые смогли разработать и произвести специальные батареи. Они вырабатывают электричество при попадании на их поверхность солнечных лучей. Данная технология относится к альтернативному способу получения электроэнергии.

Солнце, пожалуй, является самым мощным источником из всех ныне известных. За три дня планета Земля получает столько энергии, сколько не содержится во всех разведанных и потенциальных месторождениях всех видов тепловых ресурсов. Однако поверхности земной коры достигает лишь 1/3 этой энергии, а большая часть рассеивается в атмосфере. И все же речь идет о колоссальных объемах. По подсчетам специалистов, один небольшой водоем получает столько энергии, сколько вырабатывает довольно крупная тепловая электростанция.

В мире имеются установки, которые используют энергию солнечных лучей для получения пара. Он приводит во вращение генератор и вырабатывается электричество. Однако подобные установки являются большой редкостью.

Независимо от того, по какому принципу вырабатывается электроэнергия, установка должна оснащаться коллектором – устройством для концентрации солнечных лучей. Наверняка многие видели собственными глазами солнечные батареи. Создается впечатление, что они находятся под темным стеклом. Оказывается, подобное покрытие и являет собой простейший коллектор. Принцип его работы основывается на том, что темный прозрачный материал пропускает солнечные лучи, но задерживает и отражает инфракрасное и ультрафиолетовое излучение. Внутри батареи расположены трубки с рабочим веществом. Так как тепловое излучение не пропускается сквозь темную пленку, то температура рабочих жидкостей значительно превышает температуру окружающей среды. Следует отметить, что подобные решения эффективно работают лишь в тропических широтах, где нет необходимости поворачивать коллектор вслед за солнцем.

Еще одна разновидность покрытия – вогнутое зеркало. Такое оборудование является весьма дорогостоящим решением, поэтому оно и не нашло широкого применения. Такой коллектор может обеспечить нагрев до трех тысяч градусов по Цельсию.

Данное направление бурно развивается. В Европе уже никого не удивишь домами, отключенными от электрических сетей. Однако в промышленных масштабах электроэнергия этим методом не вырабатывается. На крышах таких домов красуются солнечные батареи. Это весьма сомнительное вложение. В лучшем случае, установка такого оборудования окупится лишь за десть лет эксплуатации.

Использование морских течений

Это весьма необычный способ получения электроэнергии. За счет разницы температур в северных районах океанов и южных (экваториальных), по всему объему возникают мощные течения. Ели погрузить в воду турбину, то мощное течение будет ее вращать. На этом основан принцип действия таких электростанций.

Однако в настоящее время этот источник энергии активно не используется. Очень много инженерных задач еще предстоит решить. Ведутся лишь опытно-экспериментальные работы. Наиболее активно продвигаются в этом направлении англичане. Не исключено, что в недалеком будущем у берегов Великобритании возникнут колонии энергетических установок, лопасти которых будут приводиться в движение морскими течениями.

Способы получения электроэнергии в домашних условиях

Электроэнергию можно вырабатывать и в домашних условиях. А если серьезно подойти к этому вопросу, то можно даже удовлетворить потребности домашнего хозяйства в электроэнергии.

Прежде всего следует отметить, что некоторые из перечисленных способов получения электричества вполне применимы и в условиях частного хозяйства. Так, многие фермеры и просто владельцы загородных имений, устанавливают на своих участках ветряные мельницы. Также все чаще на крышах загородных домов можно увидеть солнечные батареи.

Существуют и иные способы производства электричества, но об их практическом применении не может быть и речи. Это, скорее, ради забавы, или с целью эксперимента.

Как получить бесплатное электричество: топ-6 лучших способов

Сегодня мировые СМИ и предприниматели все больше обращают внимание на альтернативные способы получения энергии. Они помогут не только экономить на электричестве, но и заботиться об окружающей среде. В этой статье собраны 6 самых популярных способов, рассказывающих, как получить бесплатную электроэнергию.

Ток из земли: ТОП-3 способа

Земля — самый большой и мощный источник энергии. В нашей почве объединены три среды — твердая, жидкая и газообразная, что и становится необходимым условием для извлечения электроэнергии. Из-за этого почву можно считать станцией, в которой на постоянной основе хранится электричество.

Ток из земли: ТОП-3 способаТок из земли: ТОП-3 способа

Есть три основных способа получить бесплатное электричество с помощью почвы:

  1. Нулевой провод — нагрузка — почва.
  2. Медный и железный электроды.
  3. Потенциал между крышей и почвой.

Нулевой провод — нагрузка — почва

Этот метод подразумевает, что будет использоваться третий проводник, соединяющий проводник в земле и нулевой контакт. В результате получится ток напряжением около 15 вольт. Такого вольтажа хватит, чтобы подключить до пяти лампочек и осветить две комнаты.

Впрочем, некоторые умельцы экспериментируют с этим способом и получают напряжение намного превосходящее 20 вольт, способное питать целый дом.

Медный и железный электроды

С помощью этих электродов можно добыть бесплатное электричество из почвы, потратив минимум усилий. Но учтите, что на участке, где расположатся электроды, не будет расти никакой зелени, поскольку она перенасытится солями.

На расстоянии до метра в почву вставляются два прута: один цинковый или железный, другой медный. В этом методе роль электролита играет сам грунт, а с помощью прутьев получается разница потенциалов. В итоге цинковый стержень станет отрицательным электродом, а медный — положительным. Таким способом добывается до трех вольт.

Медный и железный электродыМедный и железный электроды

Потенциал между краем крыши и почвой

Те же самые три вольта можно получить, если поймать потенциал между землей и крышей. Чтобы метод сработал, крыша должна быть выполнена из железа, а в почву необходимо установить ферритовые пластины.

Вольтаж увеличится, если пластины взять большего размера или найти более высокую крышу.

Ток из воздуха: ТОП-3 способа

Получать бесплатное электричество для дома из воздуха — желание большинства экономных людей. Как оказалось, эта мечта осуществима.

Вариантов получения тока из воздуха множество, но наиболее популярные среди них — это:

  • ветрогенераторы;
  • грозовые батареи;
  • генератор тороидального электричества Стивена Марка.

Ветряные генераторы уже сейчас используются в странах Европы, Азии и Америки. Поля с этими гигантскими приспособлениями занимают огромные площади и способны обеспечивать энергией техническое предприятие или завод. Единственный минус такого способа — непостоянство ветра. Из-за изменчивости погоды нельзя сказать точно, сколько выработается и накопится энергии.

Подробнее о том, как создать ветрогенератор из подручных средств, читайте здесь: Ветрогенератор из шуруповерта.

Медный и железный электродыМедный и железный электроды

Грозовые батареи тоже зависят от погодных условий, поскольку накапливают потенциал из разрядов молний. Эти системы — самые непредсказуемые и опасные в применении, ведь молнии контролировать нельзя.

Еще один прибор, позволяющий получать бесплатную электроэнергию дома, — это генератор тороидального электричества, изобретенный Стивеном Марком. Основу генератора составляют три катушки. Они создают резонансные частоты и магнитные вихри, благодаря которым и появляется электрический ток.

Инструкцию по сборке читайте здесь: Двигатель Стивена Марка: попытка или реальность?

Альтернативные источники энергии позволяют заботиться о природе и использовать ее восполняемые ресурсы по максимуму. Однако стоит помнить, что любые эксперименты с электричеством могут быть опасны. Если у вас нет опыта, то проводите их в присутствии мастера или электрика и с соблюдением всех норм предосторожности.

Электрическая энергия. Необычные способы её получения

Многие из вас наверняка знают, что такое электрическая энергия и как тяжело и дорого её добывать. Сейчас в мире настоящий бум на разнообразные чистые, возобновляемые источники энергии. Ветроэнергетика, энергия приливов, энергия солнца, уже очень широко используются и об этих источниках, пожалуй, всё известно. В данной статье мы хотели бы рассказать о, так сказать, малоизвестных из альтернативных источников энергии. Широкое применение которых возможно в самом ближайшем будущем.

1. Получение электроэнергии из соленой воды

Для получения электроэнергии напрямую из солёной воды используется такое явление как осмос. Суть процесса состоит в том, что солёную морскую воду смешивают с пресной. При этом энтропия жидкости увеличивается и в результате извлекается энергия. После чего эта энергия направляется на вращение турбины генератора, который уже, в свою очередь, и вырабатывает электрическую энергию.

О перспективах этого метода говорить я думаю излишне. Запасы что морской что пресной воды на Земле практически неисчерпаемы. И уже построена первая электростанция использующая этот принцип. Создана она компанией Statkraft в Норвегии. Так что лиха беда начала.

2. Электростанции на топливных элементах

Получение электроэнергии при помощи топливных элементов известен, довольно, хорошо. Но он в основном используется исключительно в автомобилестроении. Но, видимо, пришло время и для промышленного производства электроэнергии этим способом. Сейчас уже разработаны демонстрационные электростанции на топливных элементах с твердооксидным электролитом мощностью до 500 кВт. В качестве основного рабочего тела в таких электростанциях сегодня используется водород. Пропуская его через топливный элемент вырабатывается электрическая энергия.

   Водородная электростанция

Основным достоинством способа является то что её КПД на много выше чем если бы водород просто сжигали. Кроме этого отсутствует всяческое загрязнение окружающей среды. Недостатком метода является то что на производство водорода нужна так же затратить энергию.

3. Пьезоэлектрические генераторы

Многие наверное видели детские мультфильмы в которых огромное число белок крутят колёса и этим вырабатывают энергию. Именно это и положено в принцип действия пьезогенераторов. Пешеходные дорожки, турникеты на железнодорожных вокзалах, специальные танцполы со встроенными в них пьезоэлектрическими генераторами. В конце концов специальные тренажерные залы. Всё это может стать источником электрической энергии.

4. Наногенераторы

То же очень перспективный источник электроэнергии. Наногенераторы преобразуют в электрическую энергию микроколебания в человеческом теле. Устройству достаточно малейших вибраций, чтобы вырабатывать эклектический ток. Уже сейчас существуют проекты, которые в самое ближайшее время будут реализованы по зарядке при помощи наногенераторов разнообразных мобильных гаджетов. Наногенераторы будут встроены прямо в них. И вам для зарядки своей мобилки будет достаточно просто положить её в карман и немного с ней пройтись.

 

Смотрите также по этой теме:

   Альтернативные источники энергии в наши дни.

   Пьезогенератор. Обзор альтернативного источника чистой энергии.

 

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

Производство, передача и использование электроэнергии

Производство, передача и использование электроэнергии

Подробности
Просмотров: 739

«Физика — 11 класс»

Производство электроэнергии

Производится электроэнергия на электрических станциях в основном с помощью электромеханических индукционных генераторов.

Существует два основных типа электростанций: тепловые и гидроэлектрические.

Различаются эти электростанции двигателями, вращающими роторы генераторов.

На тепловых электростанциях источником энергии является топливо: уголь, газ, нефть, мазут, горючие сланцы.

Роторы электрических генераторов приводятся во вращение паровыми и газовыми турбинами или двигателями внутреннего сгорания.

Тепловые паротурбинные электростанции — ТЭС наиболее экономичны.

В паровом котле свыше 90% выделяемой топливом энергии передается пару.

В турбине кинетическая энергия струй пара передается ротору.

Вал турбины жестко соединен с валом генератора.

Паровые турбогенераторы весьма быстроходны: число оборотов ротора составляет несколько тысяч в минуту.

КПД тепловых двигателей увеличивается с повышением начальной температуры рабочего тела (пара, газа).

Поэтому поступающий в турбину пар доводят до высоких параметров: температуру — почти до 550 °С и давление — до 25 МПа.

Коэффициент полезного действия ТЭС достигает 40%. Большая часть энергии теряется вместе с горячим отработанным паром.

Тепловые электростанции — ТЭЦ позволяют значительную часть энергии отработанного пара использовать на промышленных предприятиях и для бытовых нужд.

В результате КПД ТЭЦ достигает 60—70%.

В России ТЭЦ дают около 40% всей электроэнергии и снабжают электроэнергией сотни городов.

На гидроэлектростанциях — ГЭС для вращения роторов генераторов используется потенциальная энергия воды.

Роторы электрических генераторов приводятся во вращение гидравлическими турбинами.

Мощность такой станции зависит от создаваемого плотиной напора и массы воды, проходящей через турбину в каждую секунду.

Гидроэлектростанции дают около 20% всей вырабатываемой в нашей стране электроэнергии.

Атомные электростанции — АЭС в России дают около 10% электроэнергии.

Использование электроэнергии

Главным потребителем электроэнергии является промышленность — 70% производимой электроэнергии.

Крупным потребителем является также транспорт.

Большая часть используемой электроэнергии сейчас превращается в механическую энергию, т.к. почти все механизмы в промышленности приводятся в движение электрическими двигателями.

Передача электроэнергии

Электроэнергию не удается консервировать в болыпих масштабах.
Она должна быть потреблена сразу же после получения.
Поэтому возникает необходимость в передаче электроэнергии на большие расстояния.

Передача электроэнергии связана с заметными потерями, так как электрический ток нагревает провода линий электропередачи. В соответствии с законом Джоуля — Ленца энергия, расходуемая на нагрев проводов линии, определяется формулой

где
R — сопротивление линии,
U — передаваемое напряжение,
Р — мощность источника тока.

При очень большой длине линии передача энергии может стать экономически невыгодной.

Значительно снизить сопротивление линии R практически весьма трудно, поэтому приходится уменьшать силу тока I.

Так как мощность источника тока Р равна произведению силы тока I на напряжение U, то для уменьшения передаваемой мощности нужно повысить передаваемое напряжение в линии передачи.

Для этого на крупных электростанциях устанавливают повышающие трансформаторы.


Трансформатор увеличивает напряжение в линии во столько же раз, во сколько раз уменьшает силу тока.

Чем длиннее линия передачи, тем выгоднее использовать более высокое напряжение. Генераторы переменного тока настраивают на напряжения, не превышающие 16—20 кВ. Более высокое напряжение потребовало бы принятия сложных специальных мер для изоляции обмоток и других частей генераторов.

Далее для непосредственного использования электроэнергии потребителем необходимо понижать напряжение.

Это достигается с помощью понижающих трансформаторов.

Понижение напряжения (и соответственно увеличение силы тока) осуществляются поэтапно.

При очень высоком напряжении между проводами может начаться разряд, приводящий к потерям энергии.

Допустимая амплитуда переменного напряжения должна быть такой, чтобы при заданной площади поперечного сечения провода потери энергии вследствие разряда были незначительными.

Электрические станции объединены высоковольтными линиями электропередачи, образуя общую электрическую сеть, к которой подключены потребители.

Такое объединение, называемое энергосистемой, дает возможность распределять нагрузки потребления энергии.

Энергосистема обеспечивает бесперебойность подачи энергии потребителям.

Сейчас в нашей стране действует Единая энергетическая система европейской части страны.

Использование электроэнергии

Потребность в электроэнергии постоянно увеличивается как в промышленности, на транспорте, в научных учреждениях, так и в быту. Удовлетворить эту потребность можно двумя основными способами.

Первый — строительство новых мощных электростанций: тепловых, гидравлических и атомных.

Однако строительство крупной электростанции требует нескольких лет и больших затрат.

Кроме того, тепловые электростанции потребляют невозобновляемые природные ресурсы: уголь, нефть и газ.

Одновременно они наносят большой ущерб равновесию на нашей планете.

Передовые технологии позволяют удовлетворить потребности в электроэнергии другим способом.

Второй — эффективное использование электроэнергии: современные люминесцентные лампы, экономия освещения.

Большие надежды возлагаются на получение энергии с помощью управляемых термоядерных реакций.

Приоритет должен быть отдан увеличению эффективности использования электроэнергии, а не повышению мощности электростанций.

Источник: «Физика — 11 класс», учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин

Производство, передача и использование электрической энергии. Физика, учебник для 11 класса — Класс!ная физика


Генерирование электрической энергии —
Трансформаторы —
Производство, передача и использование электрической энергии

Как осуществляется производство (генерация) электрической энергии?

Производство (Генерация) электроэнергии — это процесс преобразования различных видов энергии в электрическую на индустриальных объектах, называемых электрическими станциями. В настоящее время существуют следующие виды генерации:

Тепловая электроэнергетика. В данном случае в электрическую энергию преобразуется тепловая энергия сгорания органических топлив. К тепловой электроэнергетике относятся тепловые электростанции (ТЭС), которые бывают двух основных видов:

Конденсационные (КЭС, также используется старая аббревиатура ГРЭС). Конденсационной называют не комбинированную выработку электрической энергии;

Теплофикационные (теплоэлектроцентрали, ТЭЦ). Теплофикацией называется комбинированная выработка электрической и тепловой энергии на одной и той же станции;

КЭС и ТЭЦ имеют схожие технологические процессы. В обоих случаях имеется котёл, в котором сжигается топливо и за счёт выделяемого тепла нагревается пар под давлением. Далее нагретый пар подаётся в паровую турбину, где его тепловая энергия преобразуется в энергию вращения. Вал турбины вращает ротор электрогенератора — таким образом энергия вращения преобразуется в электрическую энергию, которая подаётся в сеть. Принципиальным отличием ТЭЦ от КЭС является то, что часть нагретого в котле пара уходит на нужды теплоснабжения;

Ядерная энергетика. К ней относятся атомные электростанции (АЭС). На практике ядерную энергетику часто считают подвидом тепловой электроэнергетики, так как, в целом, принцип выработки электроэнергии на АЭС тот же, что и на ТЭС. Только в данном случае тепловая энергия выделяется не при сжигании топлива, а при делении атомных ядер в ядерном реакторе. Дальше схема производства электроэнергии ничем принципиально не отличается от ТЭС: пар нагревается в реакторе, поступает в паровую турбину и т. д. Из-за некоторых конструктивных особенностей АЭС нерентабельно использовать в комбинированной выработке, хотя отдельные эксперименты в этом направлении проводились;

Гидроэнергетика. К ней относятся гидроэлектростанции (ГЭС). В гидроэнергетике в электрическую энергию преобразуется кинетическая энергия течения воды. Для этого при помощи плотин на реках искусственно создаётся перепад уровней водяной поверхности (т. н. верхний и нижний бьеф). Вода под действием силы тяжести переливается из верхнего бьефа в нижний по специальным протокам, в которых расположены водяные турбины, лопасти которых раскручиваются водяным потоком. Турбина же вращает ротор электрогенератора. Особой разновидностью ГЭС являются гидроаккумулирующие станции (ГАЭС). Их нельзя считать генерирующими мощностями в чистом виде, так как они потребляют практически столько же электроэнергии, сколько вырабатывают, однако такие станции очень эффективно справляются с разгрузкой сети в пиковые часы;

Альтернативная энергетика. К ней относятся способы генерации электроэнергии, имеющие ряд достоинств по сравнению с «традиционными», но по разным причинам не получившие достаточного распространения. Основными видами альтернативной энергетики являются:

Ветроэнергетика — использование кинетической энергии ветра для получения электроэнергии;

Гелиоэнергетика — получение электрической энергии из энергии солнечных лучей;

Общими недостатками ветро- и гелиоэнергетики являются относительная маломощность генераторов при их дороговизне. Также в обоих случаях обязательно нужны аккумулирующие мощности на ночное (для гелиоэнергетики) и безветренное (для ветроэнергетики) время;

Геотермальная энергетика — использование естественного тепла Земли для выработки электрической энергии. По сути геотермальные станции представляют собой обычные ТЭС, на которых источником тепла для нагрева пара является не котёл или ядерный реактор, а подземные источники естественного тепла. Недостатком таких станций является географическая ограниченность их применения: геотермальные станции рентабельно строить только в регионах тектонической активности, то есть, там, где естественные источники тепла наиболее доступны;

Водородная энергетика — использование водорода в качестве энергетического топлива имеет большие перспективы: водород имеет очень высокий КПД сгорания, его ресурс практически не ограничен, сжигание водорода абсолютно экологически чисто (продуктом сгорания в атмосфере кислорода является дистиллированная вода). Однако в полной мере удовлетворить потребности человечества водородная энергетика на данный момент не в состоянии из-за дороговизны производства чистого водорода и технических проблем его транспортировки в больших количествах;

Стоит также отметить альтернативные виды гидроэнергетики: приливную и волновую энергетику. В этих случаях используется естественная кинетическая энергия морских приливов и ветровых волн соответственно. Распространению этих видов электроэнергетики мешает необходимость совпадения слишком многих факторов при проектировании электростанции: необходимо не просто морское побережье, но такое побережье, на котором приливы (и волнение моря соответственно) были бы достаточно сильны и постоянны. Например, побережье Чёрного моря не годится для строительства приливных электростанций, так как перепады уровня воды Чёрном море в прилив и отлив минимальны.

 


Вернуться назад

 

1. Основные способы получения энергии

Человечеству
электроэнергия нужна, причем потребности
в ней увеличиваются с каждым годом.
Вместе с тем запасы традиционных
природных топлив (нефти, угля, газа и
др.) конечны. Конечны также и запасы
ядерного топлива — урана и тория, из
которого можно получать в
реакторах-размножителях плутоний.
Поэтому важно на сегодняшний день найти
выгодные источники электроэнергии,
причем выгодные не только с точки зрения
дешевизны топлива, но и с точки зрения
простоты конструкций, эксплуатации,
дешевизны материалов, необходимых для
постройки станции, долговечности
станций.

1.1 Тепловые электростанции

Тепловая
электростанция (ТЭС), электростанция,
вырабатывающая электрическую энергию
в результате преобразования тепловой
энергии, выделяющейся при сжигании
органического топлива. Первые ТЭС
появились в кон. 19 в и получили
преимущественное распространение. В
сер. 70-х гг. 20 в. ТЭС — основной вид
электрической станций. Доля вырабатываемой
ими электроэнергии составляла: в России
и США св. 80% (1975), в мире около 76% (1973).

На тепловых
электростанциях преобразуется химическая
энергия топлива сначала в механическую,
а затем в электрическую.

Топливом для
такой электростанции могут служить
уголь, торф, газ, горючие сланцы, мазут.
Тепловые электрические станции
подразделяют на конденсационные (КЭС),
предназначенные для выработки только
электрической энергии, и теплоэлектроцентрали
(ТЭЦ), производящие кроме электрической
тепловую энергию в виде горячей воды и
пара. Крупные КЭС районного значения
получили название государственных
районных электростанций (ГРЭС).

По мнению
ученых в основе энергетики ближайшего
будущего по-прежнему останется
теплоэнергетика на не возобновляемых
ресурсах. Но структура ее изменится.
Должно сократиться использование нефти.
Существенно возрастет производство
электроэнергии на атомных электростанциях.
Начнется использование пока еще не
тронутых гигантских запасов дешевых
углей, например, в Кузнецком, Канско-Ачинском,
Экибаcтузском бассейнах. Широко будет
применяться природный газ, запасы
которого в стране намного превосходят
запасы в других странах.

К сожалению,
запасы нефти, газа, угля отнюдь не
бесконечны. Природе, чтобы создать эти
запасы, потребовались миллионы лет,
израсходованы они будут за сотни лет.
Сегодня в мире стали всерьез задумываться
над тем, как не допустить хищнического
разграбления земных богатств. Ведь лишь
при этом условии запасов топлива может
хватить на века.

1.2 Гидроэлектростанции

Гидроэлектрическая
станция, гидроэлектростанция (ГЭС),
комплекс сооружений и оборудования,
посредством которых энергия потока
воды преобразуется в электрическую
энергию. ГЭС состоит из последовательной
цепи гидротехнических сооружений,
обеспечивающих необходимую концентрацию
потока воды и создание напора, и
энергетического оборудования,
преобразующего энергию движущейся под
напором воды в механическую энергию
вращения которая, в свою очередь,
преобразуется в электрическую энергию.

По схеме
использования водных ресурсов и
концентрации напоров ГЭС обычно
подразделяют на русловые, приплотинные,
деривационные с напорной и безнапорной
деривацией, смешанные, гидроаккумулирующие
и приливные. В русловых и приплотинных
ГЭС напор воды создаётся плотиной,
перегораживающей реку и поднимающей
уровень воды в верхнем бьефе. При этом
неизбежно некоторое затопление долины
реки. В случае сооружения двух плотин
на том же участке реки площадь затопления
уменьшается. На равнинных реках наибольшая
экономически допустимая площадь
затопления ограничивает высоту плотины.
Русловые и приплотинные ГЭС строят и
на равнинных многоводных реках и на
горных реках, в узких сжатых долинах.

Важнейшая
особенность гидроэнергетических
ресурсов по сравнению с топливно-энергетическими
ресурсами — их непрерывная возобновляемость.

Электроэнергия от источника к месту назначения

По состоянию на 2011 год 68% электроэнергии в США вырабатывается за счет сжигания ископаемого топлива, включая уголь, нефть и природный газ. Уголь составляет около 42% источников, используемых для выработки электроэнергии, в то время как природный газ составляет 25%, ядерная энергия — 19%, гидроэнергетика — 8%, другие возобновляемые источники энергии — 5% и нефть — 1%. Энергия хранится в ископаемом топливе в виде химической энергии. Электричество вырабатывается при сжигании ископаемого топлива.Например, уголь добывают, доставляют на электростанцию, измельчают и сжигают для получения тепловой энергии. Эта тепловая энергия используется для нагрева воды и создания пара, который вращает турбину. Турбина вращает магнит внутри катушки из тяжелой медной проволоки для выработки электричества. Электричество перемещается по системе проводов, называемой электрической сетью. Когда электричество покидает электростанцию, оно сначала проходит через трансформатор, который увеличивает напряжение электричества. Более высокое напряжение позволяет более эффективно передавать электричество на большие расстояния.Когда электричество приближается к домам и предприятиям, оно проходит через другой набор трансформаторов, чтобы снизить напряжение для безопасного использования.

Большая часть энергии, изначально хранящейся в угле, передается из электрической системы, поскольку она преобразуется в электрическую энергию, передается по назначению, а затем преобразуется в другие полезные формы энергии, такие как световая или тепловая энергия. В этом контексте «потеря энергии» относится к энергии, которая выходит из электрической системы.Энергия не исчезает и не разрушается. Напротив, энергия преобразуется в другие виды энергии, такие как тепло, и передается из электрической системы. Поскольку его больше нельзя использовать для питания фонарей, компьютеров и т. Д., Он считается «потерянным» для системы. Потери также возникают, когда электричество производится за счет возобновляемых ресурсов, таких как энергия ветра или солнца.

Повышение эффективности на всех этапах процесса подачи электричества в наши дома и предприятия может помочь улучшить наши общие перспективы в области энергетики.Некоторые подходы к повышению эффективности включают улучшение преобразования энергии в электричество и разработку более эффективных способов хранения энергии. Улучшения электрической сети, такие как использование сверхпроводящих кабелей и модернизация сети, также могут повысить эффективность. Меры по повышению энергоэффективности, принятые в домах и на предприятиях, также могут иметь большое влияние на общее потребление энергии. Эти меры могут быть простыми, например выключать свет, когда он не используется, или использовать более энергоэффективные приборы.Они также могут быть более сложными, например повторное использование тепловой энергии, которая обычно тратится в производственных процессах, для выработки электроэнергии. Все виды мер по повышению эффективности могут помочь сократить количество энергетических ресурсов, необходимых людям.

.

Что такое электрическая энергия? Определение и Единица

Определение: Энергия, вызываемая движением электронов из одного места в другое. Такой тип энергии называется электрической энергией. Другими словами, электрическая энергия — это работа, совершаемая движущимися потоками электронов или зарядов. Электрическая энергия — это форма кинетической энергии, потому что она вырабатывается движением электрических зарядов. Чем быстрее движутся заряды, тем больше энергии они несут.

Рассмотрена схема, изображенная на рисунке ниже. Когда на цепь подается разность потенциалов P , через нее протекает ток (I ампер) в течение определенного периода t секунд. Напряжение, приложенное к цепи, равно отношению работы, совершаемой электрическим зарядом, к количеству электрических зарядов, присутствующих в цепи. Это выражается формулой, показанной ниже.

electrical-energy-

electrical-energy-equation-1 Таким образом, работа выполнена или увеличена электроэнергия

electrical-energy-equation-2 Единица электроэнергии

Базовая единица электрической энергии — джоуль (или ватт-секунда).
Если напряжение равно одному вольту, ток равен одному амперу, а время равно одной секунде, тогда электрическая энергия равна одному джоулю.

Следовательно, энергия, расходуемая в электрической цепи, считается равной одному джоулю (или ватт-секундам), если в цепи в течение одной секунды протекает ток в один ампер, когда к ней приложена разность потенциалов в один вольт.

Коммерческой или практической единицей энергии является киловатт-час ( кВтч), которая также известна как Торговая палата (B.О.Т.) шт.

electrical-energy-equation-3 Обычно один кВтч называется одной единицей.

.

Фактов об электроэнергии

Факты об электроэнергии

Электрическая энергия — это энергия, получаемая из электрической потенциальной энергии. Эта энергия генерируется движением положительных и отрицательных частиц или электричества. Как только электрическая энергия покидает свой источник, она мгновенно превращается в другой вид энергии.

Большинство форм электрической энергии в объектах при использовании должны ограничиваться проводом.

Молния — это пример электрической энергии, встречающейся в природе.

Хотя электричество не является ни возобновляемым, ни невозобновляемым источником энергии, оно часто поступает как из возобновляемых, так и из невозобновляемых источников.

Электричество существовало на протяжении веков, но фактически использовалось только в конце 19 века.

Статическое электричество возникает, когда электроны от одного объекта прыгают на другой объект.

Электроэнергия считается вторичным источником энергии, потому что она должна поступать из другой формы энергии.

Электроэнергия — наиболее широко используемый вид энергии.

Для использования электрической энергии она должна действовать через проводник.

Электростанции, вырабатывающие электрическую энергию, фактически превращают другие формы энергии в электричество.

Электричество генерируется, когда электроны в веществе проходят по проводнику, например по металлической проволоке.

Вода, ветер и ископаемое топливо — все это источники электроэнергии.

Два типа электрического заряда в электрической энергии — положительный и отрицательный.

Если объект содержит больше электронов или отрицательно заряженные частицы, это считается отрицательно заряженным объектом.

Когда два заряженных объекта приближают друг к другу, они либо притягиваются, либо отталкиваются друг от друга, что генерирует электрическую энергию.

В большинстве случаев электрическая энергия рассматривается как мощность или скорость, с которой течет энергия.

Факты об электроэнергии

.

Электроэнергия — Энергетическое образование

Рис. 1: На этом изображении представлены различные примеры электрической энергии: электричество для освещения хорошо освещенных зданий и удар молнии. [1]

Электроэнергия — наиболее удобный вид энергии для большинства людей. Электрическую энергию легко использовать и перемещать из одного места в другое, но практически невозможно хранить в больших количествах. Его можно использовать для запуска компьютеров и большинства бытовых приборов, отопления дома и даже транспортировки.Электроэнергия используется промышленностью, домашними хозяйствами и предприятиями — на нее приходится 18% конечного потребления энергии во всем мире. [2]

Сама энергия удерживается в движении и конфигурации электрического заряда. Поток электрического заряда (обычно электронов) — это электрический ток. Заряд может накапливаться на конденсаторе и накапливать электрическую энергию. Эта энергия физически переносится в электрических полях и магнитных полях, связанных с расположением и движением зарядов, но ее можно легко превратить в большинство энергетических услуг.

Электропроводность — это физическое явление, которое позволяет легко переносить электричество. Провода, материалы, сделанные из проводников (обычно металлов), способны переносить эту энергию на сотни километров. Эта система транспортировки электроэнергии называется электрической сетью.

Электроэнергия — это не первичный источник энергии, а скорее энергетическая валюта (подробнее читайте в статье электричество как энергетическая валюта). Первичная энергия (например, ветер или природный газ) поступает в электрический генератор, чтобы производить электричество для удобства использования и транспортировки.Энергия, которая транспортируется и используется значительной частью современного высокоэнергетического общества, должна, по сути, происходить из какого-то первичного топлива или первичного потока.

Электроэнергия очень удобна, и в результате все больше и больше энергии, используемой в обществе высоких энергий, находится в форме электричества, см. Рисунок 1. Уровень использования электроэнергии растет быстрее, чем уровень использования электроэнергии. см. рисунок 2.

Рисунок 1. На приведенном выше графике показано, как потребление электроэнергии растет в процентах от общего конечного потребления энергии в мире. [2] Это показывает, что гибкость электричества создает сильный стимул для производства как можно большей доли энергии в этой форме.

Рисунок 2. На приведенном выше графике показано, как потребление электроэнергии в мире растет быстрее, чем общее конечное потребление энергии. [2] Это показывает, что гибкость электричества создает сильный стимул для производства как можно большей доли энергии в этой форме.

Визуализация данных

Изучите данные в приведенном ниже моделировании, чтобы узнать, как электрическая энергия варьируется в зависимости от страны и секторов в этой стране.Щелкните сектор в правой части визуализации, чтобы более подробно изучить пути его конечного использования, и щелкните «просмотреть все категории», чтобы вернуться к исходному экрану.

Для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. Соответствующие страницы ниже:

Список литературы

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.