Традиционные способы получения тепловой и электрической энергии

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт бизнеса и менеджмента технологий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

Традиционные способы получения тепловой и электрической энергии

 

 

 

 

 

 

студентки 2 курса группа 211 Маер С.Е.

 

 

 

 

 

 

Минск 2013

 

Оглавление

 

 

 

К традиционным источникам электроэнергии относятся: тепловая, атомная и энергия потока воды.

Тепловые электростанции

Тепловая электрическая станция (ТЭС) – электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. В Республике Беларуси более 95 % энергии вырабатывается на ТЭС.

По назначению тепловые электростанции делятся на два типа:

1. конденсационные тепловые электростанции (КЭС), предназначенные для выработки только электрической энергии;
2. теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), на которых осуществляется совместное производство электрической и тепловой энергии.

На рисунке 1 представлена схема тепловой электростанции.

Рисунок 1.

Как видно из схемы, основное оборудование ТЭС – котел-парогенератор, турбина, генератор, конденсатор пара и циркуляционный насос.

В котле при сжигании топлива выделяется тепловая энергия, которая преобразуется в энергию водяного пара. В турбине Т водяной пар превращается в механическую энергию вращения – турбина со скоростью 3000 оборотов в минуту (50 Герц) вращает электрогенератор Г, который превращает энергию вращения в электрическую. Тепловая энергия для нужд потребления может быть взята в виде пара из турбины или котла. На рисунке, кроме основного оборудования ТЭС, показаны конденсатор пара К, где отработанный пар охлаждается внешней водой и конденсируется (при этом от пара отводится некоторое количество теплоты и выбрасывается в окружающую среду) и циркуляционный насос Н, который подает конденсат снова в котел. Таким образом, цикл замыкается. Схема ТЭЦ отличается тем, что взамен конденсатора устанавливается теплообменник, где пар при значительном давлении нагревает воду, подаваемую в главные тепловые магистрали.

Процесс производства электроэнергии ТЭС можно разделить на три цикла:

В качестве топлива чаще всего используются уголь, сланцы, природный газ и мазут. Однако использование газа и особенно мазута в перспективе должно сокращаться, так как это слишком ценные вещества, чтобы их использовать в качестве котельного топлива.

Тепловые электростанции Беларуси:

Лукомльская ГРЭС - расположена в городе Новолукомль, установленная мощность станции – 2459,5 МВТ, что составляет более 30% от установленной мощности всей энергосистемы Беларуси;

Минская ТЭЦ-3 – расположена в юго-восточной части Минска, установленная электрическая  мощность составляет 542 МВт;

Минская ТЭЦ-5 – располагается в поселке Дружный (Минская область), установленная электрическая мощность – 330 МВт;

Мозырьская ТЭЦ – расположена в 17 км от города Мозыря, установленная электрическая мощность составляет 195 МВт;

Светлогорская ТЭЦ – расположена в городе Светлогорске, установленная мощность – 155 МВт. 
Гидроэлектростанции

Гидроэлектростанции (ГЭС) представляет комплекс гидротехнических сооружений и энергетического оборудования, посредством которых энергия водных потоков или расположенных на относительно более высоких уровнях водоемов преобразуется в электрическую энергию.

Технологический процесс получения электроэнергии на ГЭС включает:

• создание разных уровней воды в верхнем и нижнем бьефах;
• превращение энергии потока воды в энергию вращения вала гидравлической турбины;
• превращение гидрогенератором энергии вращения в энергию электрического тока.

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.

Несмотря на снижение доли ГЭС в общей выработке, абсолютные значения производства электроэнергии и мощности ГЭС непрерывно растут вследствие строительства новых крупных электростанций. В 1969 в мире насчитывалось свыше 50 действующих и строящихся ГЭС единичной мощностью 1000 МВт и выше, причем 16 из них – на территории бывшего Советского Союза.

Важнейшая особенность гидроэнергетических ресурсов по сравнению с топливно-энергетическими ресурсами – их непрерывная возобновляемость. Отсутствие потребности в топливе для ГЭС определяет низкую себестоимость вырабатываемой на ГЭС электроэнергии.

На данный момент крупнейшей в Беларуси гидроэлектростанцией является Гродненская ГЭС, введенная в эксплуатацию в сентябре 2012 года и расположенная недалеко от Гродно на реке Неман. Ее мощность составляет 17 МВт. Второй по величине ГЭС в Беларуси является Солигорская гидроэлектростанция, ее мощность составляет 150 кВт. 
Атомные электростанции

Атомные электростанция (АЭС) – электростанция, в которой атомная (ядерная) энергия преобразуется в электрическую. Генераторами энергии на АЭС является атомный реактор. Тепло, которое выделяется в реакторе в результате цепной реакции деления ядер некоторых тяжелых элементов, затем так же, как и на обычных тепловых электростанциях (ТЭС), преобразуется в электроэнергию. В отличие от ТЭС, работающих на органическом топливе, АЭС работает на ядерном горючем. Установлено, что мировые энергетические ресурсы ядерного горючего (уран, плутоний и др.) существенно превышают энергоресурсы природных запасов органического топлива (нефть, уголь, природный газ и др.). При сжигании 1 кг каменного угля можно получить 8 кВт/ч электроэнергии, а при расходе 1 кг ядерного топлива вырабатывается 23 млн кВт/ч электроэнергии.

Первичной энергией на АЭС является внутренняя ядерная энергия, которая при делении ядра выделяется в виде колоссальной кинетической энергии, которая, в свою очередь, превращается в тепловую. Установка, где идут эти превращения, называется реактором.

Через активную зону реактора проходит вещество теплоноситель, которое служит для отвода тепла (вода, инертные газы и т.д.). Теплоноситель уносит тепло в парогенератор, отдавая его воде. Образующийся водяной пар поступает в турбину. Регулирование мощности реактора производится с помощью специальных стержней. Они вводятся в активную зону и изменяют поток нейтронов, а значит, и интенсивность ядерной реакции.

Принципиальная схема атомной электростанции

1 - реактор; 2 - парогенератор; 3- турбина;

4 - генератор; 5 - трансформатор; б - электролинии

Для предохранения персонала АЭС от радиационного облучения реактор окружают биологической защитой, основным материалом для которой служат бетон, вода, песок. Оборудование реакторного контура должно быть полностью герметичным. Предусматривается система контроля мест возможной утечки теплоносителя, принимают меры, чтобы появление не плотностей и разрывов контура не приводило к радиоактивным выбросам и загрязнению помещений АЭС и окружающей местности.

АЭС, являющиеся наиболее современным видом электростанций, имеют ряд существенных преимуществ перед другими видами электростанций: при нормальных условиях функционирования они абсолютно не загрязняют окружающую среду, не требуют привязки к источнику сырья и соответственно могут быть размещены практически везде, новые энергоблоки имеют мощность практически равную мощности средней ГЭС. Однако коэффициент использование установленной мощности на АЭС (80%) значительно превышает этот показатель у ГЭС или ТЭС.

На данный момент в Беларуси ведется строительство новой атомной электростанции, которая будет расположена в 17 км от городского поселка Островец (Гродненская область). Согласно планам первый блок АЭС должен быть введен в 2017 году, второй – не позднее 2018 года. Предполагаемая мощность АЭС составляет 2,4 тыс. МВт.

 

Список литературы:

1 Курс лекций «Основы Энергосбережения» 4-е издание, стереотипное. Минск 2006 удк 620. http://rudocs.exdat.com/docs/index-410435.html?page=7

2. Основы энергосбережения: Учебное пособие/ Б.И. Врублевский, С.Н. Лебедева, А.Б. Невзорова и др. – Гомель, 2002 . – 190 с.

3. Современные способы получения электрической энергии. http://referat.yabotanik.ru/tehnologiya/sovremennye-sposoby-polucheniya-jelektricheskoj-jenergii/244534/229859/page3.html