Η ηλεκτρική ενέργεια παράγεται σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής χρησιμοποιώντας την ενέργεια που κρύβεται σε διάφορους φυσικούς πόρους. Όπως φαίνεται από τον πίνακα. 1.2 Αυτό συμβαίνει κυρίως σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς (TPP) και πυρηνικούς σταθμούς (NPP) που λειτουργούν σύμφωνα με τον θερμικό κύκλο.

Τύποι θερμοηλεκτρικών σταθμών

Ανάλογα με τον τύπο της παραγόμενης και απελευθερούμενης ενέργειας, οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί χωρίζονται σε δύο βασικούς τύπους: σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας συμπύκνωσης (CHP), που προορίζονται μόνο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, και μονάδες θέρμανσης, ή σταθμούς συνδυασμένης θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας (CHP). Οι σταθμοί συμπύκνωσης που λειτουργούν με ορυκτά καύσιμα κατασκευάζονται κοντά στους τόπους παραγωγής του και οι σταθμοί συνδυασμένης θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας βρίσκονται κοντά σε καταναλωτές θερμότητας - βιομηχανικές επιχειρήσεις και κατοικημένες περιοχές. Οι μονάδες ΣΗΘ λειτουργούν επίσης με ορυκτά καύσιμα, αλλά σε αντίθεση με τους CPP, παράγουν τόσο ηλεκτρική όσο και θερμική ενέργεια με τη μορφή ζεστού νερού και ατμού για σκοπούς παραγωγής και θέρμανσης. Οι κύριοι τύποι καυσίμων αυτών των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής περιλαμβάνουν: στερεό - σκληρό άνθρακα, ανθρακίτη, ημιανθρακίτη, καφέ άνθρακα, τύρφη, σχιστόλιθο. υγρό - μαζούτ και αέριο - φυσικό, οπτάνθρακα, υψικάμινος κ.λπ. αέριο.

Πίνακας 1.2. Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στον κόσμο

Οι πυρηνικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής, κυρίως του τύπου συμπύκνωσης, χρησιμοποιούν την ενέργεια του πυρηνικού καυσίμου.

Ανάλογα με τον τύπο του θερμοηλεκτρικού σταθμού για την οδήγηση ηλεκτρικής γεννήτριας, οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής χωρίζονται σε ατμοστρόβιλους (STU), αεριοστρόβιλους (GTU), συνδυασμένου κύκλου (CCG) και σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με κινητήρες εσωτερικής καύσης (ICE).

Ανάλογα με τη διάρκεια της εργασίας TPP καθ' όλη τη διάρκεια του έτουςΜε βάση την κάλυψη των χρονοδιαγραμμάτων ενεργειακού φορτίου, που χαρακτηρίζεται από τον αριθμό των ωρών χρήσης της εγκατεστημένης ισχύος τ στο σταθμό, οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής ταξινομούνται συνήθως σε: βασικές (τ στο σταθμό > 6000 h/έτος); μισή αιχμή (τ στο σταθμό = 2000 – 5000 h/έτος); κορυφή (τ στο st< 2000 ч/год).

Οι βασικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής είναι αυτοί που φέρουν το μέγιστο δυνατό σταθερό φορτίο για το μεγαλύτερο μέρος του έτους. Στην παγκόσμια ενεργειακή βιομηχανία, οι πυρηνικοί σταθμοί, οι εξαιρετικά οικονομικοί θερμοηλεκτρικοί σταθμοί και οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί χρησιμοποιούνται ως βασικοί σταθμοί όταν λειτουργούν σύμφωνα με ένα θερμικό πρόγραμμα. Τα φορτία αιχμής καλύπτονται από υδροηλεκτρικούς σταθμούς, σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με αντλία αποθήκευσης, εγκαταστάσεις αεριοστροβίλων, οι οποίοι έχουν ευελιξία και κινητικότητα, δηλ. γρήγορη εκκίνηση και διακοπή. Οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής αιχμής ενεργοποιούνται κατά τις ώρες που είναι απαραίτητο να καλυφθεί το τμήμα αιχμής του ημερήσιου προγράμματος ηλεκτρικού φορτίου. Οι μονάδες ηλεκτροπαραγωγής μισής αιχμής, όταν το συνολικό ηλεκτρικό φορτίο μειώνεται, είτε μεταφέρονται σε μειωμένη ισχύ είτε τίθενται σε εφεδρεία.

Σύμφωνα με την τεχνολογική δομή, οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί χωρίζονται σε μπλοκ και μη μπλοκ. Με μπλοκ διάγραμμα, ο κύριος και ο βοηθητικός εξοπλισμός μιας μονάδας ατμοστροβίλου δεν έχει τεχνολογικές συνδέσεις με τον εξοπλισμό άλλης εγκατάστασης της μονάδας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Για σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής ορυκτών καυσίμων, ο ατμός παρέχεται σε κάθε στρόβιλο από έναν ή δύο λέβητες που συνδέονται με αυτόν. Με ένα σύστημα μη μπλοκ TPP, ο ατμός από όλους τους λέβητες εισέρχεται σε ένα κοινό δίκτυο και από εκεί διανέμεται σε μεμονωμένες τουρμπίνες.

Σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής συμπύκνωσης που αποτελούν μέρος μεγάλων συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας, χρησιμοποιούνται μόνο συστήματα μπλοκ με ενδιάμεση υπερθέρμανση ατμού. Τα κυκλώματα χωρίς μπλοκ με διασταυρούμενη σύζευξη ατμού και νερού χρησιμοποιούνται χωρίς ενδιάμεση υπερθέρμανση.

Αρχή λειτουργίας και κύρια ενεργειακά χαρακτηριστικά των θερμοηλεκτρικών σταθμών

Η ηλεκτρική ενέργεια στα εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας παράγεται με τη χρήση ενέργειας που κρύβεται σε διάφορους φυσικούς πόρους (άνθρακας, αέριο, πετρέλαιο, μαζούτ, ουράνιο κ.λπ.), σύμφωνα με μια αρκετά απλή αρχή, την εφαρμογή τεχνολογίας μετατροπής ενέργειας. Το γενικό διάγραμμα ενός θερμοηλεκτρικού σταθμού (βλ. Εικ. 1.1) αντικατοπτρίζει τη σειρά τέτοιας μετατροπής ενός τύπου ενέργειας σε άλλο και τη χρήση του ρευστού εργασίας (νερό, ατμός) στον κύκλο μιας θερμικής εγκατάστασης. Το καύσιμο (σε αυτή την περίπτωση ο άνθρακας) καίγεται στο λέβητα, θερμαίνει το νερό και το μετατρέπει σε ατμό. Ο ατμός παρέχεται σε στρόβιλους, οι οποίοι μετατρέπουν τη θερμική ενέργεια του ατμού σε μηχανική ενέργεια και οδηγούν γεννήτριες που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια (βλ. ενότητα 4.1).

Ένας σύγχρονος θερμοηλεκτρικός σταθμός είναι μια σύνθετη επιχείρηση που περιλαμβάνει μεγάλο αριθμό διαφορετικού εξοπλισμού. Η σύνθεση του εξοπλισμού του σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας εξαρτάται από το επιλεγμένο θερμικό κύκλωμα, τον τύπο του καυσίμου που χρησιμοποιείται και τον τύπο του συστήματος παροχής νερού.

Ο κύριος εξοπλισμός του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής περιλαμβάνει: μονάδες λέβητα και στροβίλου με ηλεκτρική γεννήτρια και συμπυκνωτή. Αυτές οι μονάδες είναι τυποποιημένες ως προς την ισχύ, τις παραμέτρους ατμού, την παραγωγικότητα, την τάση και το ρεύμα κ.λπ. Ο τύπος και η ποσότητα του κύριου εξοπλισμού ενός θερμοηλεκτρικού σταθμού αντιστοιχεί στην καθορισμένη ισχύ και στον προβλεπόμενο τρόπο λειτουργίας. Υπάρχει επίσης βοηθητικός εξοπλισμός που χρησιμοποιείται για την παροχή θερμότητας στους καταναλωτές και τη χρήση ατμού στροβίλου για τη θέρμανση του νερού τροφοδοσίας του λέβητα και την κάλυψη των αναγκών του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής. Αυτό περιλαμβάνει εξοπλισμό για συστήματα τροφοδοσίας καυσίμου, μονάδα εξαέρωσης-τροφοδοσίας, μονάδα συμπύκνωσης, μονάδα θέρμανσης (για θερμοηλεκτρικούς σταθμούς), τεχνικά συστήματα παροχής νερού, συστήματα παροχής πετρελαίου, αναγεννητική θέρμανση νερού τροφοδοσίας, χημική επεξεργασία νερού, διανομή και μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας (βλ. ενότητα 4).

Όλες οι μονάδες ατμοστροβίλου χρησιμοποιούν αναγεννητική θέρμανση του νερού τροφοδοσίας, η οποία αυξάνει σημαντικά τη θερμική και συνολική απόδοση του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής, καθώς σε κυκλώματα με αναγεννητική θέρμανση, οι ροές ατμού που αφαιρούνται από τον στρόβιλο στους αναγεννητικούς θερμαντήρες εκτελούν εργασία χωρίς απώλειες στην ψυχρή πηγή (συμπυκνωτής). Ταυτόχρονα, για την ίδια ηλεκτρική ισχύ της στροβιλογεννήτριας, η ροή ατμού στον συμπυκνωτή μειώνεται και, ως εκ τούτου, η απόδοση οι εγκαταστάσεις αυξάνονται.

Ο τύπος του λέβητα ατμού που χρησιμοποιείται (βλ. ενότητα 2) εξαρτάται από τον τύπο του καυσίμου που χρησιμοποιείται στη μονάδα παραγωγής ενέργειας. Για τα πιο κοινά καύσιμα (ορυκτό άνθρακας, αέριο, μαζούτ, τύρφη άλεσης), χρησιμοποιούνται λέβητες με διάταξη U, T και πύργο και θάλαμος καύσης σχεδιασμένος σε σχέση με συγκεκριμένο τύπο καυσίμου. Για καύσιμα με τέφρα χαμηλής τήξης, χρησιμοποιούνται λέβητες με αφαίρεση υγρής τέφρας. Ταυτόχρονα, επιτυγχάνεται υψηλή (έως 90%) συλλογή τέφρας στην εστία και μειώνεται η λειαντική φθορά των θερμαντικών επιφανειών. Για τους ίδιους λόγους, οι λέβητες ατμού με διάταξη τεσσάρων περασμάτων χρησιμοποιούνται για καύσιμα υψηλής τέφρας, όπως απόβλητα σχιστόλιθου και προετοιμασίας άνθρακα. Οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί συνήθως χρησιμοποιούν λέβητες τυμπάνου ή άμεσης ροής.

Οι τουρμπίνες και οι ηλεκτρικές γεννήτριες αντιστοιχίζονται σε κλίμακα ισχύος. Κάθε στρόβιλος έχει έναν συγκεκριμένο τύπο γεννήτριας. Για τους σταθμούς θερμικής συμπύκνωσης μπλοκ, η ισχύς των στροβίλων αντιστοιχεί στην ισχύ των μπλοκ και ο αριθμός των μπλοκ καθορίζεται από τη δεδομένη ισχύ του σταθμού παραγωγής ενέργειας. Οι σύγχρονες μονάδες χρησιμοποιούν τουρμπίνες συμπύκνωσης 150, 200, 300, 500, 800 και 1200 MW με αναθέρμανση ατμού.

Οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί χρησιμοποιούν στροβίλους (βλ. υποενότητα 4.2) με αντίθλιψη (τύπου P), με συμπύκνωση και βιομηχανική εξαγωγή ατμού (τύπου P), με συμπύκνωση και μία ή δύο εξαγωγές θέρμανσης (τύπου Τ), καθώς και με συμπύκνωση, βιομηχανική και ζεύγος εξαγωγής θέρμανσης (τύπου PT). Οι τουρμπίνες PT μπορούν επίσης να έχουν μία ή δύο εξόδους θέρμανσης. Η επιλογή του τύπου του στροβίλου εξαρτάται από το μέγεθος και την αναλογία των θερμικών φορτίων. Εάν το θερμαντικό φορτίο υπερισχύει, τότε εκτός από τους στρόβιλους PT, μπορούν να εγκατασταθούν τουρμπίνες τύπου Τ με θερμαντική εξαγωγή και εάν κυριαρχεί το βιομηχανικό φορτίο, μπορούν να τοποθετηθούν τουρμπίνες τύπου PR και R με βιομηχανική εξαγωγή και αντίθλιψη.

Επί του παρόντος, στους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς, οι πιο συνηθισμένες είναι οι εγκαταστάσεις με ηλεκτρική ισχύ 100 και 50 MW, που λειτουργούν σε αρχικές παραμέτρους 12,7 MPa, 540–560°C. Για θερμοηλεκτρικούς σταθμούς μεγάλων πόλεων, έχουν δημιουργηθεί εγκαταστάσεις ηλεκτρικής ισχύος 175–185 MW και 250 MW (με στρόβιλο T-250-240). Οι εγκαταστάσεις με τουρμπίνες T-250-240 είναι αρθρωτές και λειτουργούν σε υπερκρίσιμες αρχικές παραμέτρους (23,5 MPa, 540/540°C).

Ένα χαρακτηριστικό της λειτουργίας των σταθμών παραγωγής ενέργειας στο δίκτυο είναι ότι η συνολική ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από αυτούς σε κάθε χρονική στιγμή πρέπει να αντιστοιχεί πλήρως στην ενέργεια που καταναλώνεται. Το κύριο μέρος των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής λειτουργεί παράλληλα στο ενοποιημένο ενεργειακό σύστημα, καλύπτοντας το συνολικό ηλεκτρικό φορτίο του συστήματος, και ο θερμοηλεκτρικός σταθμός καλύπτει ταυτόχρονα το θερμικό φορτίο της περιοχής του. Υπάρχουν τοπικοί σταθμοί παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που έχουν σχεδιαστεί για να εξυπηρετούν την περιοχή και δεν συνδέονται με το γενικό δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας.

Μια γραφική αναπαράσταση της εξάρτησης της κατανάλωσης ενέργειας με την πάροδο του χρόνου ονομάζεται γράφημα ηλεκτρικού φορτίου. Τα ημερήσια γραφήματα ηλεκτρικού φορτίου (Εικ. 1.5) ποικίλλουν ανάλογα με την εποχή του έτους, την ημέρα της εβδομάδας και συνήθως χαρακτηρίζονται από ένα ελάχιστο φορτίο τη νύχτα και ένα μέγιστο φορτίο κατά τις ώρες αιχμής (το τμήμα αιχμής του γραφήματος). Μαζί με τα ημερήσια γραφήματα, μεγάλη σημασία έχουν και τα ετήσια γραφήματα ηλεκτρικού φορτίου (Εικ. 1.6), τα οποία κατασκευάζονται με βάση δεδομένα από ημερήσια γραφήματα.

Τα γραφήματα ηλεκτρικού φορτίου χρησιμοποιούνται κατά τον σχεδιασμό ηλεκτρικών φορτίων σταθμών και συστημάτων ηλεκτροπαραγωγής, την κατανομή φορτίων μεταξύ μεμονωμένων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής και μονάδων, στους υπολογισμούς για την επιλογή της σύνθεσης του εξοπλισμού εργασίας και εφεδρείας, τον προσδιορισμό της απαιτούμενης εγκατεστημένης ισχύος και του απαιτούμενου αποθέματος, του αριθμού και της μονάδας ισχύς μονάδων, κατά την ανάπτυξη σχεδίων επισκευής εξοπλισμού και τον καθορισμό του αποθεματικού επισκευής κ.λπ.

Όταν λειτουργεί με πλήρες φορτίο, ο εξοπλισμός της μονάδας παραγωγής ενέργειας αναπτύσσει την ονομαστική ή όσο το δυνατόν περισσότεροισχύς (απόδοση), που είναι το κύριο χαρακτηριστικό διαβατηρίου της μονάδας. Σε αυτή τη μέγιστη ισχύ (απόδοση), η μονάδα πρέπει να λειτουργεί για μεγάλο χρονικό διάστημα στις ονομαστικές τιμές των κύριων παραμέτρων. Ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά ενός σταθμού ηλεκτροπαραγωγής είναι η εγκατεστημένη ισχύς του, η οποία ορίζεται ως το άθροισμα των ονομαστικών δυνατοτήτων όλων των ηλεκτρικών γεννητριών και του εξοπλισμού θέρμανσης, λαμβάνοντας υπόψη το απόθεμα.

Η λειτουργία του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής χαρακτηρίζεται και από τον αριθμό των ωρών χρήσης εγκατεστημένη χωρητικότητα, το οποίο εξαρτάται από τον τρόπο λειτουργίας του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής. Για σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής βασικού φορτίου, ο αριθμός ωρών χρήσης της εγκατεστημένης ισχύος είναι 6000–7500 ώρες/έτος και για αυτούς που λειτουργούν σε λειτουργία κάλυψης φορτίου αιχμής – λιγότερο από 2000–3000 ώρες/έτος.

Το φορτίο στο οποίο η μονάδα λειτουργεί με τη μεγαλύτερη απόδοση ονομάζεται οικονομικό φορτίο. Το ονομαστικό μακροπρόθεσμο φορτίο μπορεί να είναι ίσο με το οικονομικό φορτίο. Μερικές φορές είναι δυνατός ο χειρισμός του εξοπλισμού για μικρό χρονικό διάστημα με φορτίο 10–20% υψηλότερο από το ονομαστικό φορτίο με χαμηλότερη απόδοση. Εάν ο εξοπλισμός του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής λειτουργεί σταθερά με το φορτίο σχεδιασμού στις ονομαστικές τιμές των κύριων παραμέτρων ή όταν αλλάζουν εντός αποδεκτών ορίων, τότε αυτή η λειτουργία ονομάζεται στατική.

Οι τρόποι λειτουργίας με σταθερά φορτία, αλλά διαφορετικοί από τους σχεδιασμούς ή με ασταθή φορτία ονομάζονται μη στάσιμοςή μεταβλητές λειτουργίες. Σε μεταβλητές λειτουργίες, ορισμένες παράμετροι παραμένουν αμετάβλητες και έχουν ονομαστικές τιμές, ενώ άλλες αλλάζουν εντός ορισμένων αποδεκτών ορίων. Έτσι, σε μερικό φορτίο της μονάδας, η πίεση και η θερμοκρασία του ατμού μπροστά από τον στρόβιλο μπορούν να παραμείνουν ονομαστικές, ενώ το κενό στον συμπυκνωτή και οι παράμετροι ατμού στις εξαγωγές θα αλλάξουν ανάλογα με το φορτίο. Είναι επίσης δυνατές οι μη στάσιμες λειτουργίες, όταν αλλάζουν όλες οι κύριες παράμετροι. Τέτοιοι τρόποι λειτουργίας συμβαίνουν, για παράδειγμα, κατά την εκκίνηση και τη διακοπή του εξοπλισμού, την απόρριψη και την αύξηση του φορτίου σε μια στροβιλογεννήτρια, όταν λειτουργούν με παραμέτρους ολίσθησης και ονομάζονται μη στάσιμες.

Το θερμικό φορτίο του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής χρησιμοποιείται για τεχνολογικές διεργασίες και βιομηχανικές εγκαταστάσεις, για θέρμανση και αερισμό βιομηχανικών, οικιστικών και δημόσιων κτιρίων, κλιματισμό και οικιακές ανάγκες. Για λόγους παραγωγής απαιτείται συνήθως πίεση ατμού από 0,15 έως 1,6 MPa. Ωστόσο, για να μειωθούν οι απώλειες κατά τη μεταφορά και να αποφευχθεί η ανάγκη για συνεχή αποστράγγιση του νερού από τις επικοινωνίες, ο ατμός απελευθερώνεται από το εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας κάπως υπερθερμασμένος. Η θερμοηλεκτρική μονάδα συνήθως παρέχει ζεστό νερό με θερμοκρασία από 70 έως 180°C για θέρμανση, εξαερισμό και οικιακές ανάγκες.

Το θερμικό φορτίο, που καθορίζεται από την κατανάλωση θερμότητας για τις διαδικασίες παραγωγής και τις οικιακές ανάγκες (παροχή ζεστού νερού), εξαρτάται από τη θερμοκρασία του εξωτερικού αέρα. Στις συνθήκες της Ουκρανίας το καλοκαίρι, αυτό το φορτίο (καθώς και το ηλεκτρικό) είναι μικρότερο από το χειμώνα. Τα βιομηχανικά και οικιακά θερμικά φορτία αλλάζουν κατά τη διάρκεια της ημέρας, επιπλέον, το μέσο ημερήσιο θερμικό φορτίο του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής, που δαπανάται για οικιακές ανάγκες, αλλάζει τις καθημερινές και τα Σαββατοκύριακα. Τυπικά γραφήματα μεταβολών στο ημερήσιο θερμικό φορτίο βιομηχανικών επιχειρήσεων και παροχή ζεστού νερού σε κατοικημένη περιοχή φαίνονται στα Σχήματα 1.7 και 1.8.

Η απόδοση λειτουργίας των θερμοηλεκτρικών σταθμών χαρακτηρίζεται από διάφορους τεχνικούς και οικονομικούς δείκτες, μερικοί από τους οποίους αξιολογούν την τελειότητα των θερμικών διεργασιών (απόδοση, κατανάλωση θερμότητας και καυσίμου), ενώ άλλοι χαρακτηρίζουν τις συνθήκες στις οποίες λειτουργεί ο θερμοηλεκτρικός σταθμός. Για παράδειγμα, στο Σχ. Το 1.9 (a,b) δείχνει κατά προσέγγιση ισοζύγια θερμότητας θερμοηλεκτρικών σταθμών και CPP.

Όπως φαίνεται από τα σχήματα, η συνδυασμένη παραγωγή ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας παρέχει σημαντική αύξηση στη θερμική απόδοση των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής λόγω της μείωσης των απωλειών θερμότητας στους συμπυκνωτές στροβίλων.

Οι πιο σημαντικοί και ολοκληρωμένοι δείκτες λειτουργίας των θερμοηλεκτρικών σταθμών είναι το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας και θερμότητας.

Οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί έχουν τόσο πλεονεκτήματα όσο και μειονεκτήματα σε σύγκριση με άλλους τύπους σταθμών παραγωγής ενέργειας. Μπορούν να αναφερθούν τα ακόλουθα πλεονεκτήματα του TPP:

• σχετικά ελεύθερη εδαφική κατανομή που σχετίζεται με την ευρεία διανομή των πόρων καυσίμων·
• την ικανότητα (σε αντίθεση με τους υδροηλεκτρικούς σταθμούς) να παράγουν ενέργεια χωρίς εποχιακές διακυμάνσεις ισχύος·
• η περιοχή αποξένωσης και απόσυρσης από την οικονομική κυκλοφορία γης για την κατασκευή και τη λειτουργία θερμοηλεκτρικών σταθμών είναι κατά κανόνα πολύ μικρότερη από αυτή που απαιτείται για πυρηνικούς σταθμούς και υδροηλεκτρικούς σταθμούς.
• Οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί κατασκευάζονται πολύ πιο γρήγορα από τους υδροηλεκτρικούς σταθμούς ή τους πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής και το ειδικό κόστος τους ανά μονάδα εγκατεστημένης ισχύος είναι χαμηλότερο σε σύγκριση με τους πυρηνικούς σταθμούς.
• Ταυτόχρονα, οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί έχουν σημαντικά μειονεκτήματα:
• η λειτουργία των θερμοηλεκτρικών σταθμών απαιτεί συνήθως πολύ περισσότερο προσωπικό από τους υδροηλεκτρικούς σταθμούς, γεγονός που συνδέεται με τη διατήρηση ενός πολύ μεγάλης κλίμακας κύκλου καυσίμου.
• η λειτουργία των θερμοηλεκτρικών σταθμών εξαρτάται από την παροχή πόρων καυσίμου (άνθρακας, μαζούτ, αέριο, τύρφη, σχιστόλιθος πετρελαίου).
• Οι μεταβλητοί τρόποι λειτουργίας των θερμοηλεκτρικών σταθμών μειώνουν την απόδοση, αυξάνουν την κατανάλωση καυσίμου και οδηγούν σε αυξημένη φθορά του εξοπλισμού.
• Οι υπάρχοντες θερμοηλεκτρικοί σταθμοί χαρακτηρίζονται από σχετικά χαμηλή απόδοση. (κυρίως έως 40%).
• Οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί έχουν άμεσες και δυσμενείς επιπτώσεις στο περιβάλλον και δεν είναι φιλικές προς το περιβάλλον πηγές ηλεκτρικής ενέργειας.
• Η μεγαλύτερη ζημιά στο περιβάλλον των γύρω περιοχών προκαλείται από τους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής που καίνε άνθρακα, ιδίως άνθρακα υψηλής τέφρας. Από τους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς, οι πιο «καθαροί» είναι αυτοί που χρησιμοποιούν φυσικό αέριο στην τεχνολογική τους διαδικασία.

Σύμφωνα με ειδικούς, οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί σε όλο τον κόσμο εκπέμπουν ετησίως περίπου 200–250 εκατομμύρια τόνους τέφρας, περισσότερους από 60 εκατομμύρια τόνους διοξείδιο του θείου, μεγάλες ποσότητες οξειδίων του αζώτου και διοξειδίου του άνθρακα (προκαλώντας το λεγόμενο φαινόμενο του θερμοκηπίου και οδηγεί σε - όρος παγκόσμια κλιματική αλλαγή), στην ατμόσφαιρα, απορροφώντας μεγάλες ποσότητες οξυγόνου. Επιπλέον, έχει πλέον αποδειχθεί ότι το υπόβαθρο υπερβολικής ακτινοβολίας γύρω από θερμοηλεκτρικούς σταθμούς που λειτουργούν με άνθρακα είναι, κατά μέσο όρο, 100 φορές υψηλότερο στον κόσμο από ό,τι κοντά σε πυρηνικούς σταθμούς ίδιας ισχύος (ο άνθρακας περιέχει σχεδόν πάντα ουράνιο, θόριο και ραδιενεργό ισότοπο άνθρακα ως ίχνη ακαθαρσιών). Ωστόσο, οι καλά ανεπτυγμένες τεχνολογίες κατασκευής, εξοπλισμού και λειτουργίας θερμοηλεκτρικών σταθμών, καθώς και το χαμηλότερο κόστος κατασκευής τους, οδηγούν στο γεγονός ότι οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί αντιπροσωπεύουν το μεγαλύτερο μέρος της παγκόσμιας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Για το λόγο αυτό, δίνεται μεγάλη προσοχή στη βελτίωση των τεχνολογιών TPP και στη μείωση των αρνητικών επιπτώσεών τους στο περιβάλλον σε όλο τον κόσμο (βλ. ενότητα 6).

Μια ηλεκτρική μονάδα παραγωγής ενέργειας είναι μια μονάδα παραγωγής ενέργειας που μετατρέπει τη φυσική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια. Οι πιο συνηθισμένοι είναι οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί (TPPs), οι οποίοι χρησιμοποιούν θερμική ενέργεια που απελευθερώνεται από την καύση οργανικών καυσίμων (στερεά, υγρά και αέρια).

Οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί παράγουν περίπου το 76% της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται στον πλανήτη μας. Αυτό οφείλεται στην παρουσία ορυκτών καυσίμων σε όλες σχεδόν τις περιοχές του πλανήτη μας. τη δυνατότητα μεταφοράς οργανικών καυσίμων από τον τόπο εξόρυξης σε μονάδα παραγωγής ενέργειας που βρίσκεται κοντά σε καταναλωτές ενέργειας· τεχνική πρόοδο σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς, διασφαλίζοντας την κατασκευή θερμικών σταθμών υψηλής ισχύος. τη δυνατότητα χρήσης της απορριπτόμενης θερμότητας από το ρευστό εργασίας και παροχής της στους καταναλωτές, εκτός από ηλεκτρική ενέργεια, και θερμικής ενέργειας (με ατμό ή ζεστό νερό) κ.λπ.

Ένα υψηλό τεχνικό επίπεδο ενέργειας μπορεί να διασφαλιστεί μόνο με μια αρμονική δομή παραγωγικής ικανότητας: το ενεργειακό σύστημα πρέπει να περιλαμβάνει πυρηνικούς σταθμούς που παράγουν φθηνή ηλεκτρική ενέργεια, αλλά έχουν σοβαρούς περιορισμούς στο εύρος και το ρυθμό μεταβολής του φορτίου, και θερμοηλεκτρικούς σταθμούς που παρέχουν θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας, η ποσότητα των οποίων εξαρτάται από τη ζήτηση για ενέργεια, και ισχυρές ατμοστρόβιλους που λειτουργούν με βαρέα καύσιμα και κινητές αυτόνομες μονάδες αεριοστροβίλου που καλύπτουν βραχυπρόθεσμες αιχμές φορτίου.

1.1 Τύποι σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και τα χαρακτηριστικά τους.

Στο Σχ. 1 παρουσιάζει την ταξινόμηση των θερμοηλεκτρικών σταθμών που χρησιμοποιούν ορυκτά καύσιμα.

Εικ.1. Τύποι θερμοηλεκτρικών σταθμών που χρησιμοποιούν ορυκτά καύσιμα.

Εικ.2 Σχηματικό θερμικό διάγραμμα θερμοηλεκτρικού σταθμού

1 – λέβητας ατμού. 2 – στρόβιλος; 3 – ηλεκτρική γεννήτρια. 4 – πυκνωτής; 5 – αντλία συμπυκνώματος. 6 – θερμαντήρες χαμηλής πίεσης. 7 – εξαερωτήρας. 8 – αντλία τροφοδοσίας. 9 – θερμαντήρες υψηλής πίεσης. 10 – αντλία αποστράγγισης.

Ο θερμοηλεκτρικός σταθμός είναι ένα σύμπλεγμα εξοπλισμού και συσκευών που μετατρέπουν την ενέργεια καυσίμου σε ηλεκτρική και (γενικά) θερμική ενέργεια.

Οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί χαρακτηρίζονται από μεγάλη ποικιλομορφία και μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με διάφορα κριτήρια.

Με βάση τον σκοπό και τον τύπο της παρεχόμενης ενέργειας, οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής χωρίζονται σε περιφερειακούς και βιομηχανικούς.

Οι περιφερειακοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής είναι ανεξάρτητοι δημόσιοι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής που εξυπηρετούν όλους τους τύπους καταναλωτών της περιοχής (βιομηχανικές επιχειρήσεις, μεταφορές, πληθυσμός κ.λπ.). Οι περιφερειακοί σταθμοί συμπύκνωσης, που παράγουν κυρίως ηλεκτρική ενέργεια, διατηρούν συχνά το ιστορικό τους όνομα - GRES (κρατικοί περιφερειακοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής). Οι περιφερειακοί σταθμοί παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που παράγουν ηλεκτρική και θερμική ενέργεια (με τη μορφή ατμού ή ζεστού νερού) ονομάζονται μονάδες συνδυασμένης θερμότητας και παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας (CHP). Κατά κανόνα, οι κρατικοί περιφερειακοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής και οι περιφερειακοί θερμοηλεκτρικοί σταθμοί έχουν ισχύ άνω του 1 εκατομμυρίου kW.

Οι βιομηχανικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής είναι μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που παρέχουν θερμική και ηλεκτρική ενέργεια σε συγκεκριμένες παραγωγικές επιχειρήσεις ή σε συγκρότημα τους, για παράδειγμα μια μονάδα παραγωγής χημικών. Οι βιομηχανικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής αποτελούν μέρος των βιομηχανικών επιχειρήσεων που εξυπηρετούν. Η χωρητικότητά τους καθορίζεται από τις ανάγκες των βιομηχανικών επιχειρήσεων για θερμική και ηλεκτρική ενέργεια και, κατά κανόνα, είναι σημαντικά μικρότερη από αυτή των περιφερειακών θερμοηλεκτρικών σταθμών. Συχνά οι βιομηχανικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής λειτουργούν στο γενικό ηλεκτρικό δίκτυο, αλλά δεν υπάγονται στον αποστολέα του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας.

Ανάλογα με τον τύπο του καυσίμου που χρησιμοποιείται, οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί χωρίζονται σε σταθμούς παραγωγής ενέργειας που λειτουργούν με οργανικό καύσιμο και πυρηνικό καύσιμο.

Οι σταθμοί συμπύκνωσης που λειτουργούσαν με ορυκτά καύσιμα, σε μια εποχή που δεν υπήρχαν πυρηνικοί σταθμοί (NPP), ονομάζονταν ιστορικά θερμοηλεκτρικοί σταθμοί (TES - θερμοηλεκτρικός σταθμός). Με αυτή την έννοια, αυτός ο όρος θα χρησιμοποιηθεί παρακάτω, αν και οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί, οι πυρηνικοί σταθμοί, οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής αεριοστροβίλων (GTPP) και οι σταθμοί συνδυασμένου κύκλου (CGPP) είναι επίσης θερμικοί σταθμοί που λειτουργούν με την αρχή της μετατροπής θερμικής ενέργειας ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια.

Ως οργανικά καύσιμα για θερμοηλεκτρικούς σταθμούς χρησιμοποιούνται αέρια, υγρά και στερεά καύσιμα. Οι περισσότεροι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί στη Ρωσία, ειδικά στο ευρωπαϊκό τμήμα, καταναλώνουν φυσικό αέριο ως κύριο καύσιμο και πετρέλαιο μαζούτ ως εφεδρικό καύσιμο, χρησιμοποιώντας το τελευταίο λόγω του υψηλού κόστους του μόνο σε ακραίες περιπτώσεις. Τέτοιοι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί ονομάζονται εργοστάσια ηλεκτροπαραγωγής αερίου-πετρελαίου. Σε πολλές περιοχές, κυρίως στο ασιατικό τμήμα της Ρωσίας, το κύριο καύσιμο είναι ο θερμικός άνθρακας - άνθρακας χαμηλών θερμίδων ή απόβλητα από την εξόρυξη άνθρακα υψηλής θερμιδικής αξίας (ανθρακί άνθρακα - ASh). Δεδομένου ότι πριν από την καύση τέτοιοι κάρβουνοι αλέθονται σε ειδικούς μύλους σε κατάσταση σκόνης, τέτοιοι θερμικοί σταθμοί ονομάζονται κονιοποιημένος άνθρακας.

Ανάλογα με τον τύπο των θερμοηλεκτρικών σταθμών που χρησιμοποιούνται σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς για τη μετατροπή της θερμικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια περιστροφής των στροφείων των στροβίλων, διακρίνονται οι ατμοστρόβιλοι, οι αεριοστρόβιλοι και οι σταθμοί συνδυασμένου κύκλου.

Η βάση των σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας ατμοστροβίλου είναι οι μονάδες ατμοστροβίλου (STU), οι οποίες χρησιμοποιούν την πιο περίπλοκη, ισχυρότερη και εξαιρετικά προηγμένη ενεργειακή μηχανή - έναν ατμοστρόβιλο - για να μετατρέψουν τη θερμική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια. Η PTU είναι το κύριο στοιχείο των θερμοηλεκτρικών σταθμών, των σταθμών συνδυασμένης παραγωγής θερμότητας και ηλεκτροπαραγωγής και των πυρηνικών σταθμών.

Τα STP που έχουν στρόβιλους συμπύκνωσης ως κίνηση για ηλεκτρικές γεννήτριες και δεν χρησιμοποιούν τη θερμότητα του ατμού των καυσαερίων για την παροχή θερμικής ενέργειας σε εξωτερικούς καταναλωτές ονομάζονται εργοστάσια συμπύκνωσης. Οι STU που είναι εξοπλισμένες με στρόβιλους θέρμανσης και απελευθερώνουν τη θερμότητα του ατμού της εξάτμισης σε βιομηχανικούς ή δημοτικούς καταναλωτές ονομάζονται μονάδες συνδυασμένης θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας (CHP).

Οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί αεριοστροβίλων (GTPP) είναι εξοπλισμένοι με μονάδες αεριοστροβίλου (GTUs) που λειτουργούν με αέριο ή, σε ακραίες περιπτώσεις, υγρό (ντίζελ) καύσιμο. Δεδομένου ότι η θερμοκρασία των αερίων πίσω από τη μονάδα αεριοστροβίλου είναι αρκετά υψηλή, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παροχή θερμικής ενέργειας σε εξωτερικούς καταναλωτές. Τέτοιοι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής ονομάζονται GTU-CHP. Επί του παρόντος, στη Ρωσία υπάρχει ένας σταθμός παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας αεριοστροβίλου (GRES-3 με το όνομα Klasson, Elektrogorsk, περιοχή Μόσχας) με ισχύ 600 MW και μία μονάδα συμπαραγωγής αεριοστροβίλου (στην πόλη Elektrostal, στην περιοχή της Μόσχας).

Μια παραδοσιακή σύγχρονη μονάδα αεριοστροβίλου (GTU) είναι ένας συνδυασμός αεροσυμπιεστή, θαλάμου καύσης και αεριοστρόβιλου, καθώς και βοηθητικών συστημάτων που διασφαλίζουν τη λειτουργία του. Ο συνδυασμός μιας μονάδας αεριοστροβίλου και μιας ηλεκτρικής γεννήτριας ονομάζεται μονάδα αεριοστροβίλου.

Οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί συνδυασμένου κύκλου είναι εξοπλισμένοι με μονάδες αερίου συνδυασμένου κύκλου (CCG), οι οποίες είναι ένας συνδυασμός αεριοστροβίλων και ατμοστρόβιλων, γεγονός που επιτρέπει υψηλή απόδοση. Οι μονάδες CCGT-CHP μπορούν να σχεδιαστούν ως μονάδες συμπύκνωσης (CCP-CHP) και με παροχή θερμικής ενέργειας (CCP-CHP). Επί του παρόντος, τέσσερις νέες μονάδες CCGT-CHP λειτουργούν στη Ρωσία (Βορειοδυτικά CHPP της Αγίας Πετρούπολης, Καλίνινγκραντ, CHPP-27 της Mosenergo OJSC και Sochinskaya) και μια μονάδα συμπαραγωγής CCGT έχει επίσης κατασκευαστεί στο Tyumen CHPP. Το 2007 τέθηκε σε λειτουργία το Ivanovo CCGT-KES.

Οι αρθρωτοί θερμοηλεκτρικοί σταθμοί αποτελούνται από ξεχωριστούς, συνήθως ίδιου τύπου, σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής - μονάδες ισχύος. Στη μονάδα ισχύος, κάθε λέβητας παρέχει ατμό μόνο στον στρόβιλο του, από τον οποίο επιστρέφει μετά τη συμπύκνωση μόνο στον λέβητα του. Όλοι οι ισχυροί κρατικοί σταθμοί παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί, που έχουν τη λεγόμενη ενδιάμεση υπερθέρμανση ατμού, κατασκευάζονται σύμφωνα με το σχέδιο μπλοκ. Η λειτουργία λεβήτων και στροβίλων σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς με διασταυρούμενες συνδέσεις διασφαλίζεται διαφορετικά: όλοι οι λέβητες του θερμοηλεκτρικού σταθμού τροφοδοτούν ατμό σε μια κοινή γραμμή ατμού (συλλέκτη) και όλοι οι ατμοστρόβιλοι του θερμοηλεκτρικού σταθμού τροφοδοτούνται από αυτήν. Σύμφωνα με αυτό το σχήμα, κατασκευάζονται CES χωρίς ενδιάμεση υπερθέρμανση και σχεδόν όλες οι μονάδες ΣΗΘ με υποκρίσιμες αρχικές παραμέτρους ατμού.

Με βάση το επίπεδο αρχικής πίεσης, διακρίνονται οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί υποκρίσιμης πίεσης, υπερκρίσιμης πίεσης (SCP) και υπερκρίσιμων παραμέτρων (SSCP).

Η κρίσιμη πίεση είναι 22,1 MPa (225,6 at). Στη ρωσική βιομηχανία θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας, οι αρχικές παράμετροι είναι τυποποιημένες: οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί και οι σταθμοί συνδυασμένης θερμότητας και ηλεκτροπαραγωγής κατασκευάζονται για υποκρίσιμη πίεση 8,8 και 12,8 MPa (90 και 130 atm) και για SKD - 23,5 MPa (240 atm) . Για τεχνικούς λόγους, οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί με υπερκρίσιμες παραμέτρους αναπληρώνονται με ενδιάμεση υπερθέρμανση και σύμφωνα με μπλοκ διάγραμμα. Οι υπερκρίσιμες παράμετροι περιλαμβάνουν συμβατικά πίεση μεγαλύτερη από 24 MPa (έως 35 MPa) και θερμοκρασία μεγαλύτερη από 5600 C (έως 6200 C), η χρήση των οποίων απαιτεί νέα υλικά και νέα σχέδια εξοπλισμού. Συχνά θερμοηλεκτρικοί σταθμοί ή σταθμοί συνδυασμένης θερμότητας και παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας για διαφορετικά επίπεδα παραμέτρων κατασκευάζονται σε διάφορα στάδια - σε ουρές, οι παράμετροι των οποίων αυξάνονται με την εισαγωγή κάθε νέας ουράς.

Η θερμοηλεκτρική μονάδα είναι μια μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που παράγει ηλεκτρική ενέργεια ως αποτέλεσμα της μετατροπής της θερμικής ενέργειας που απελευθερώνεται κατά την καύση οργανικού καυσίμου (Εικ. Ε.1).

Υπάρχουν σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής θερμικού ατμοστροβίλου (TPES), σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής αεριοστροβίλων (GTPP) και σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής συνδυασμένου κύκλου (CGPP). Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στο TPES.

Εικ.Δ.1 Διάγραμμα TPP

Στο TPES, η θερμική ενέργεια χρησιμοποιείται σε μια γεννήτρια ατμού για την παραγωγή ατμού νερού υψηλής πίεσης, ο οποίος οδηγεί έναν ρότορα τουρμπίνας ατμού που συνδέεται με έναν ρότορα ηλεκτρικής γεννήτριας. Το καύσιμο που χρησιμοποιείται σε τέτοιους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς είναι ο άνθρακας, το μαζούτ, το φυσικό αέριο, ο λιγνίτης (φαιά άνθρακας), η τύρφη και ο σχιστόλιθος. Η απόδοσή τους φτάνει το 40%, η ισχύς – 3 GW. Τα TPES που διαθέτουν στρόβιλους συμπύκνωσης ως κίνηση για ηλεκτρικές γεννήτριες και δεν χρησιμοποιούν τη θερμότητα του ατμού εξαγωγής για την παροχή θερμικής ενέργειας σε εξωτερικούς καταναλωτές ονομάζονται εργοστάσια συμπύκνωσης (η επίσημη ονομασία στη Ρωσική Ομοσπονδία είναι Κρατικός Ηλεκτρικός Σταθμός ή GRES) . Το GRES παράγει περίπου τα 2/3 της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται στους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς.

Τα TPES που είναι εξοπλισμένα με στρόβιλους θέρμανσης και απελευθερώνουν τη θερμότητα του ατμού των καυσαερίων σε βιομηχανικούς ή δημοτικούς καταναλωτές ονομάζονται μονάδες συνδυασμένης θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας (CHP). παράγουν περίπου το 1/3 της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται στους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς.

Υπάρχουν τέσσερις γνωστοί τύποι άνθρακα. Κατά σειρά αυξανόμενης περιεκτικότητας σε άνθρακα και επομένως θερμογόνου αξίας, αυτοί οι τύποι διατάσσονται ως εξής: τύρφη, καφές άνθρακας, ασφαλτούχος (λίπος) άνθρακας ή λιθάνθρακας και ανθρακίτης. Στη λειτουργία των θερμοηλεκτρικών σταθμών χρησιμοποιούνται κυρίως οι δύο πρώτοι τύποι.

Ο άνθρακας δεν είναι χημικά καθαρός άνθρακας, περιέχει επίσης ανόργανο υλικό (ο καφές άνθρακας περιέχει έως και 40% άνθρακα), το οποίο παραμένει μετά την καύση του άνθρακα με τη μορφή τέφρας. Ο άνθρακας μπορεί να περιέχει θείο, άλλοτε ως θειούχο σίδηρο και άλλοτε ως μέρος των οργανικών συστατικών του άνθρακα. Ο άνθρακας συνήθως περιέχει αρσενικό, σελήνιο και ραδιενεργά στοιχεία. Στην πραγματικότητα, ο άνθρακας αποδεικνύεται ότι είναι το πιο βρώμικο από όλα τα ορυκτά καύσιμα.

Όταν καίγεται άνθρακας, σχηματίζονται διοξείδιο του άνθρακα, μονοξείδιο του άνθρακα, καθώς και μεγάλες ποσότητες οξειδίων του θείου, αιωρούμενα σωματίδια και οξείδια του αζώτου. Τα οξείδια του θείου βλάπτουν τα δέντρα, τα διάφορα υλικά και έχουν βλαβερή επίδραση στους ανθρώπους.

Τα σωματίδια που απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα όταν καίγεται άνθρακας σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής ονομάζονται «ιπτάμενη τέφρα». Οι εκπομπές τέφρας ελέγχονται αυστηρά. Περίπου το 10% των αιωρούμενων σωματιδίων εισέρχονται στην ατμόσφαιρα.

Ένας σταθμός ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα 1000 MW καίει 4-5 εκατομμύρια τόνους άνθρακα ετησίως.

Δεδομένου ότι δεν υπάρχει εξόρυξη άνθρακα στην Επικράτεια του Αλτάι, θα υποθέσουμε ότι προέρχεται από άλλες περιοχές και οι δρόμοι κατασκευάζονται για το σκοπό αυτό, αλλάζοντας έτσι το φυσικό τοπίο.

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ε

Πριν από μερικές εβδομάδες, το ζεστό νερό εξαφανίστηκε από όλες τις βρύσες του Novodvinsk - δεν χρειάζεται να ψάξετε για μηχανορραφίες εχθρών, απλώς ήρθαν υδραυλικές δοκιμές στο Novodvinsk, μια διαδικασία απαραίτητη για την προετοιμασία της ενέργειας και των υπηρεσιών κοινής ωφέλειας της πόλης για τη νέα εποχή κατανάλωσης . Χωρίς ζεστό νερό, κατά κάποιο τρόπο ένιωσα αμέσως σαν χωρικός - κατσαρόλες με βραστό νερό στη σόμπα - πλύνετε, ξυρίστε, - πλύνετε τα πιάτα με κρύο νερό κ.λπ.

Ταυτόχρονα, προέκυψε μια ερώτηση στο κεφάλι μου: πώς «φτιάχνεται» το ζεστό νερό και πώς μπαίνει στις βρύσες στα διαμερίσματά μας;

Φυσικά, όλη η ενέργεια της πόλης «τροφοδοτείται» από το μύλο χαρτοπολτού και χαρτιού του Αρχάγγελσκ, πιο συγκεκριμένα στο TPP-1, όπου πήγα να μάθω από πού προέρχεται το ζεστό νερό και η ζέστη στα διαμερίσματά μας. Ο επικεφαλής μηχανικός ηλεκτροπαραγωγής της Μυλουργίας χαρτοπολτού και χαρτιού στο Αρχάγγελσκ, Αντρέι Μπορίσοβιτς Ζούμποκ, συμφώνησε να βοηθήσει στην αναζήτησή μου και απάντησε σε πολλές από τις ερωτήσεις μου.

Εδώ, παρεμπιπτόντως, είναι ο επιτραπέζιος υπολογιστής του επικεφαλής μηχανικού ηλεκτρικής ενέργειας του Μηχανικού Χαρτοπολτού και Χαρτοβιομηχανίας Arkhangelsk - μια οθόνη όπου εμφανίζεται μια μεγάλη ποικιλία δεδομένων, ένα τηλέφωνο πολλαπλών καναλιών που χτυπούσε επανειλημμένα κατά τη διάρκεια της συνομιλίας μας, μια στοίβα εγγράφων. ..

Ο Andrey Borisovich μου είπε πώς λειτουργεί «θεωρητικά» το TPP-1, το κύριο εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας του εργοστασίου και της πόλης. Η ίδια η συντομογραφία TPP - θερμοηλεκτρικός σταθμός - υποδηλώνει ότι ο σταθμός παράγει όχι μόνο ηλεκτρική ενέργεια, αλλά και θερμότητα (ζεστό νερό, θέρμανση) και η παραγωγή θερμότητας είναι ίσως ακόμη μεγαλύτερη προτεραιότητα στο ψυχρό μας κλίμα.

Σχέδιο λειτουργίας του TPP-1:


Οποιοσδήποτε θερμοηλεκτρικός σταθμός ξεκινά με τον κύριο πίνακα ελέγχου, όπου ρέουν όλες οι πληροφορίες για τις διεργασίες που συμβαίνουν στους λέβητες, τη λειτουργία των στροβίλων κ.λπ.

Εδώ, η λειτουργία στροβίλων, γεννητριών και λεβήτων είναι ορατή σε πολλούς δείκτες και καντράν. Από εδώ ελέγχεται η παραγωγική διαδικασία του σταθμού. Και αυτή η διαδικασία είναι πολύ περίπλοκη για να καταλάβεις τα πάντα, πρέπει να μελετήσεις πολύ.

Λοιπόν, κοντά είναι η καρδιά του TPP-1 - ατμολέβητες. Υπάρχουν οκτώ από αυτούς στο TPP-1. Πρόκειται για τεράστιες κατασκευές, το ύψος των οποίων φτάνει τα 32 μέτρα. Σε αυτά συμβαίνει η κύρια διαδικασία μετατροπής ενέργειας, χάρη στην οποία εμφανίζεται τόσο η ηλεκτρική ενέργεια όσο και το ζεστό νερό στα σπίτια μας - παραγωγή ατμού.

Αλλά σε όλα ξεκινούν από τα καύσιμα. Ο άνθρακας, το αέριο και η τύρφη μπορούν να λειτουργήσουν ως καύσιμο σε διαφορετικούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας. Στο TPP-1, το κύριο καύσιμο είναι ο άνθρακας, ο οποίος μεταφέρεται εδώ από τη Vorkuta σιδηροδρομικώς.

Μέρος του αποθηκεύεται, το άλλο μέρος πηγαίνει κατά μήκος των μεταφορέων στο σταθμό, όπου ο ίδιος ο άνθρακας πρώτα συνθλίβεται σε σκόνη και στη συνέχεια τροφοδοτείται μέσω ειδικών «σωλήνων σκόνης» για ναφούρνος λέβητα ατμού . Για την ανάφλεξη του λέβητα χρησιμοποιείται μαζούτ και στη συνέχεια, καθώς αυξάνεται η πίεση και η θερμοκρασία, μεταφέρεται στη σκόνη άνθρακα.

Εξωτερικά, ο λέβητας μοιάζει με ένα κουβάρι από σωλήνες, βαλβίδες και κάποιους μηχανισμούς. Κάνει ζέστη δίπλα στο λέβητα, γιατί ο ατμός που φεύγει από τον λέβητα έχει θερμοκρασία 540 βαθμούς.

Υπάρχει επίσης ένας άλλος λέβητας στο TPP-1 - ένας σύγχρονος λέβητας Metso που εγκαταστάθηκε πριν από αρκετά χρόνια με σχάρα Hybex. Αυτή η μονάδα ισχύος ελέγχεται από ένα ξεχωριστό τηλεχειριστήριο.

Η μονάδα λειτουργεί χρησιμοποιώντας καινοτόμο τεχνολογία - καύση καυσίμου σε ρευστοποιημένη κλίνη με φυσαλίδες (Hybex). Για την παραγωγή ατμού, καύσιμο φλοιού (270 χιλιάδες τόνοι ετησίως) και λάσπη λυμάτων (80 χιλιάδες τόνοι ετησίως) καίγονται εδώ από εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων.

Ένας σύγχρονος λέβητας είναι επίσης μια τεράστια κατασκευή, το ύψος του οποίου είναι περισσότερο από 30 μέτρα.

Ή Το καύσιμο φλοιού εισέρχεται στο λέβητα μέσω αυτών των μεταφορέων.

Και από εδώ, μετά την προετοιμασία, το μείγμα καυσίμου πηγαίνει απευθείας στον κλίβανο του λέβητα.

Υπάρχει ανελκυστήρας στο νέο κτίριο του λέβητα στο TPP-1. Αλλά δεν υπάρχουν όροφοι με τη μορφή που είναι οικεία σε έναν συνηθισμένο κάτοικο της πόλης - υπάρχουνύψος σήμα εξυπηρέτησης- έτσι το ασανσέρ μετακινείται από σημάδι σε σημάδι.

Περισσότερα από 700 άτομα εργάζονται στον σταθμό. Υπάρχει αρκετή δουλειά για όλους - ο εξοπλισμός απαιτεί συντήρησηκαι συνεχής παρακολούθηση από το προσωπικό. Οι συνθήκες εργασίας στο σταθμό είναι δύσκολες- υψηλές θερμοκρασίες, υγρασία, θόρυβος, σκόνη άνθρακα.

Και εδώ οι εργαζόμενοι προετοιμάζουν μια τοποθεσία για την κατασκευή ενός νέου λέβητα - η κατασκευή του θα ξεκινήσει το επόμενο έτος.

Εδώ παρασκευάζεται το νερό για το λέβητα. Στην αυτόματη λειτουργία, το νερό μαλακώνει προκειμένου να μειωθεί η αρνητική επίδραση στο λέβητα και στα πτερύγια του στροβίλου (ήδη τη στιγμή που το νερό μετατρέπεται σε ατμό).

Και αυτή είναι η αίθουσα του στροβίλου - ατμός από τους λέβητες έρχεται εδώ, εδώ περιστρέφει ισχυρούς στρόβιλους (υπάρχουν πέντε συνολικά).

Πλαϊνή όψη:

Σε αυτή την αίθουσα, ο ατμός λειτουργεί: περνώντας από υπερθερμαντήρες, ο ατμός θερμαίνεται σε θερμοκρασία 545 βαθμών και εισέρχεται στον στρόβιλο, όπου υπό την πίεσή του περιστρέφεται ο ρότορας της γεννήτριας στροβίλου και, κατά συνέπεια, παράγεται ηλεκτρισμός.

Πολλά μετρητές πίεσης.

Αλλά εδώ είναι - ένας στρόβιλος, όπου ο ατμός λειτουργεί και "γυρίζει" τη γεννήτρια. Αυτή είναι η τουρμπίνα Νο. 7 και, κατά συνέπεια, η γεννήτρια Νο. 7.

Όγδοη γεννήτρια και όγδοη τουρμπίνα. Η ισχύς των γεννητριών είναι διαφορετική, αλλά συνολικά είναι ικανές να παράγουν περίπου 180 MW ηλεκτρικής ενέργειας - αυτή η ηλεκτρική ενέργεια είναι αρκετή για τις ανάγκες του ίδιου του σταθμού (που είναι περίπου 16%), και για τις ανάγκες της παραγωγής του Μύλος χαρτοπολτού και χαρτιού στο Arkhangelsk και για την παροχή «τρίτων καταναλωτών» (περίπου 5% της παραγόμενης ενέργειας).

Η συνένωση των σωλήνων είναι συναρπαστική.

Το ζεστό νερό για θέρμανση (δίκτυο) λαμβάνεται με θέρμανση νερού με ατμό σε εναλλάκτες θερμότητας (λέβητες). Αντλείται στο δίκτυο από αυτές τις αντλίες - υπάρχουν οκτώ από αυτές στο TPP-1. Το νερό "για θέρμανση", παρεμπιπτόντως, παρασκευάζεται και καθαρίζεται ειδικά και, στην έξοδο από το σταθμό, πληροί τις απαιτήσεις για πόσιμο νερό. Θεωρητικά, αυτό το νερό μπορεί να πιει, αλλά και πάλι δεν συνιστάται να το πιείτε λόγω της παρουσίας μεγάλου αριθμού προϊόντων διάβρωσηςσε σωλήνες θέρμανσης.

Και σε αυτούς τους πύργους - τμήμα του χημικού εργαστηρίου TPP-1,- παρασκευάζεται νερό και προστίθεται στο σύστημα θέρμανσης, επειδή καταναλώνεται μέρος του ζεστού νερού - πρέπει να αναπληρωθεί.

Στη συνέχεια, το θερμαινόμενο νερό (ψυκτικό) ρέει μέσω αγωγών διαφόρων διατομών, επειδή το TPP-1 θερμαίνει όχι μόνο την πόλη, αλλά και τις βιομηχανικές εγκαταστάσεις του εργοστασίου.

Και η ηλεκτρική ενέργεια «φεύγει» από τον σταθμόμέσω ηλεκτρικών συσκευών διανομής και μετασχηματιστών και μεταδίδεται στο ηλεκτρικό σύστημα του σταθμού και της πόλης.

Φυσικά, υπάρχει ένας σωλήνας στο σταθμό - αυτό ακριβώς το "εργοστάσιο σύννεφων". Υπάρχουν τρεις τέτοιοι σωλήνες στο TPP-1. Το υψηλότερο είναι πάνω από 180 μέτρα. Όπως αποδείχθηκε, ο σωλήνας είναι πραγματικά μια κοίλη δομή όπου συγκλίνουν αγωγοί αερίου από διάφορους λέβητες.Πριν εισέλθουν στην καμινάδα, τα καυσαέρια υποβάλλονται σε σύστημα αφαίρεσης τέφρας. Σε ένα νέο λέβητα αυτό συμβαίνει στον ηλεκτρικό κατακρημνιστή.Ο αποτελεσματικός βαθμός καθαρισμού των καυσαερίων είναι 99,7%.Στους λέβητες άνθρακα, ο καθαρισμός γίνεται με νερό - αυτό το σύστημα είναι λιγότερο αποδοτικό, αλλά και πάλι οι περισσότερες από τις "εκπομπές" δεσμεύονται.

Σήμερα, οι ανακαινίσεις είναι σε πλήρη εξέλιξη στο TPP-1: και αν το κτίριο μπορεί να επισκευαστεί ανά πάσα στιγμή...

Επομένως, μεγάλες επισκευές λεβήτων ή στροβίλων μπορούν να πραγματοποιηθούν μόνο το καλοκαίρι σε περιόδους μειωμένων φορτίων. Παρεμπιπτόντως, αυτός είναι ακριβώς ο λόγος για τον οποίο πραγματοποιούνται «υδραυλικές δοκιμές». Μια προγραμματική αύξηση του φορτίου στα συστήματα παροχής θερμότητας είναι απαραίτητη, πρώτον, για να ελεγχθεί η αξιοπιστία των επικοινωνιών κοινής ωφέλειας και, δεύτερον, οι μηχανικοί ηλεκτρικής ενέργειας έχουν την ευκαιρία να «αποστραγγίσουν» το ψυκτικό από το σύστημα και να αντικαταστήσουν, για παράδειγμα, ένα τμήμα σωλήνας. Η επισκευή εξοπλισμού ισχύος είναι μια δαπανηρή επιχείρηση που απαιτεί ειδικά προσόντα και άδεια από ειδικούς.

Έξω από το εργοστάσιο, ζεστό νερό (γνωστό και ως ψυκτικό) ρέει μέσω σωλήνων - τρεις «έξοδοι» προς την πόλη διασφαλίζουν την αδιάλειπτη λειτουργία του συστήματος θέρμανσης της πόλης. Το σύστημα είναι κλειστό, το νερό κυκλοφορεί συνεχώς σε αυτό. Την πιο κρύα εποχή του χρόνου - η θερμοκρασία του νερού που φεύγει από το σταθμό είναι 110 βαθμοί Κελσίου, το ψυκτικό επιστρέφει, έχοντας κρυώσει κατά 20-30 βαθμούς. Το καλοκαίρι, η θερμοκρασία του νερού μειώνεται - ο κανόνας στην έξοδο από το σταθμό είναι 65 βαθμοί Κελσίου.

Παρεμπιπτόντως, το ζεστό νερό και η θέρμανση απενεργοποιούνται όχι σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς, αλλά απευθείας σε σπίτια - αυτό γίνεται από εταιρείες διαχείρισης. Η θερμοηλεκτρική μονάδα «σβήνει» το νερό μόνο μία φορά - μετά από υδραυλικές δοκιμές, για να κάνει επισκευές. Μετά τις επισκευές, οι ηλεκτρολόγοι γεμίζουν σταδιακά το σύστημα με νερό - η πόλη διαθέτει ειδικούς μηχανισμούς για την εξαέρωση του αέρα από το σύστημα - ακριβώς όπως στις μπαταρίες σε ένα συνηθισμένο κτίριο κατοικιών.

Το τελικό σημείο του ζεστού νερού είναι η ίδια βρύση σε οποιοδήποτε από τα διαμερίσματα της πόλης, μόνο που τώρα δεν υπάρχει νερό σε αυτό - υδραυλικές δοκιμές.

Αυτό είναι πόσο δύσκολο είναι να «κάνεις» κάτι χωρίς το οποίο είναι δύσκολο να φανταστείς τη ζωή ενός σύγχρονου κατοίκου της πόλης - ζεστό νερό.

Στείλτε την καλή σας δουλειά στη βάση γνώσεων είναι απλή. Χρησιμοποιήστε την παρακάτω φόρμα

Φοιτητές, μεταπτυχιακοί φοιτητές, νέοι επιστήμονες που χρησιμοποιούν τη βάση γνώσεων στις σπουδές και την εργασία τους θα σας είναι πολύ ευγνώμονες.

Δημοσιεύτηκε στις http://www.allbest.ru

Δημοσιεύτηκε στις http://www.allbest.ru

Τι είδη σταθμών ηλεκτροπαραγωγής υπάρχουν;

Στο κατώφλι του 21ου αιώνα, οι άνθρωποι άρχισαν όλο και περισσότερο να σκέφτονται τι θα γινόταν η βάση της ύπαρξής τους στη νέα εποχή.

Η ενέργεια ήταν και παραμένει το κύριο συστατικό της ανθρώπινης ζωής. Ο κόσμος έχει πάει από την πρώτη φωτιά στους πυρηνικούς σταθμούς.

Οι κύριες πηγές ηλεκτρικής ενέργειας είναι η θερμική (~ 70-80%) και η πυρηνική (10-20%).

Υπάρχουν είδη εναλλακτικής ενέργειας: η ενέργεια του ήλιου και του ανέμου, τα κύματα της θάλασσας και οι θερμές πηγές, οι άμπωτες και οι ροές.

Με βάση αυτούς τους φυσικούς πόρους δημιουργήθηκαν σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής: αιολικός, παλιρροιακός, γεωθερμικός, ηλιακός.

Θερμοηλεκτρικοί σταθμοί.

Οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί λειτουργούν με την ακόλουθη αρχή: το καύσιμο καίγεται στον κλίβανο ενός λέβητα ατμού. Η θερμότητα που απελευθερώνεται κατά την καύση εξατμίζει το νερό που κυκλοφορεί μέσα στους σωλήνες που βρίσκονται στο λέβητα και υπερθερμαίνει τον ατμό που προκύπτει. Ο ατμός, διαστέλλοντας, περιστρέφει τον στρόβιλο, ο οποίος, με τη σειρά του, περιστρέφει τον άξονα της ηλεκτρικής γεννήτριας. Στη συνέχεια, ο ατμός της εξάτμισης συμπυκνώνεται. νερό από τον συμπυκνωτή επιστρέφει στο λέβητα μέσω του συστήματος θέρμανσης.

Οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί λειτουργούν με ορυκτά καύσιμα και συνήθως κατασκευάζονται κοντά σε χώρους εξόρυξης καυσίμων.

Οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί χρησιμοποιούν ως καύσιμο σχετικά φθηνό άνθρακα και μαζούτ. Αλλά αυτοί οι τύποι καυσίμων είναι αναντικατάστατοι φυσικοί πόροι. Οι κύριοι ενεργειακοί πόροι στον κόσμο σήμερα είναι ο άνθρακας (40%), το πετρέλαιο (27%), το φυσικό αέριο (21%). Αυτά τα αποθέματα, σύμφωνα με ορισμένες εκτιμήσεις, θα διαρκέσουν, αντίστοιχα, για 270, 50 και 70 χρόνια, και μόνο εάν η ανθρωπότητα τα χρησιμοποιήσει με τον ίδιο ρυθμό που κάνει σήμερα.

Οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί λειτουργούν με ορυκτά καύσιμα και ως εκ τούτου κατασκευάζονται κοντά στους τόπους παραγωγής του. Ως καύσιμο χρησιμοποιείται ο φτηνός άνθρακας και το μαζούτ. Όμως, δυστυχώς, πρόκειται για αναντικατάστατους φυσικούς πόρους που θα διαρκέσουν μόνο για αρκετές δεκαετίες. Επιπλέον, κατά την καύση του καυσίμου, σχηματίζονται επιβλαβείς ουσίες που επηρεάζουν δυσμενώς το περιβάλλον.

Διάγραμμα λειτουργίας θερμοηλεκτρικού σταθμού

Τέτοιοι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής λειτουργούν με την ίδια αρχή με τους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς, αλλά χρησιμοποιούν την ενέργεια που λαμβάνεται κατά τη διάρκεια της ραδιενεργής διάσπασης για την παραγωγή ατμού.

Ως καύσιμο χρησιμοποιείται εμπλουτισμένο μετάλλευμα ουρανίου. Ένας πυρηνικός αντιδραστήρας λειτουργεί με βάση μια πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση, όπου η σχάση ενός πυρήνα προκαλεί τη σχάση άλλων πυρήνων. έτσι η αντίδραση είναι αυτοσυντηρούμενη.

Η πρακτική εφαρμογή των αλυσιδωτών αντιδράσεων δεν είναι τόσο απλή υπόθεση όσο φαίνεται στο διάγραμμα. Τα νετρόνια που απελευθερώνονται κατά τη διάσπαση πυρήνων ουρανίου είναι ικανά να προκαλέσουν τη σχάση μόνο των πυρήνων του ισοτόπου ουρανίου με αριθμό μάζας 235, αλλά η ενέργειά τους είναι ανεπαρκής για να καταστρέψει τους πυρήνες ενός ισοτόπου ουρανίου με αριθμό μάζας 238. Στο φυσικό ουράνιο, το μερίδιο του ουρανίου-238 είναι 99,3%, και το μερίδιο του ουρανίου-235 είναι μόνο 0,7%.

Η ελάχιστη μάζα ουρανίου στην οποία μπορεί να συμβεί μια αλυσιδωτή αντίδραση ονομάζεται κρίσιμη μάζα. Η κρίσιμη μάζα για το ουράνιο-235 είναι αρκετές δεκάδες κιλά. «Οι πρώτοι πυρηνικοί αντιδραστήρες ήταν αργοί αντιδραστήρες νετρονίων.

Τα αργά νετρόνια αλληλεπιδρούν καλά με τους πυρήνες του ουρανίου-235 και απορροφώνται από αυτούς 500 φορές πιο αποτελεσματικά από τα γρήγορα νετρόνια. Επομένως, όταν το φυσικό ουράνιο ακτινοβολείται με αργά νετρόνια, τα περισσότερα από αυτά απορροφώνται όχι στους πυρήνες του ουρανίου-238, αλλά στους πυρήνες του ουρανίου-235 και προκαλούν τη σχάση τους. Αυτό σημαίνει ότι για να αναπτυχθεί μια αλυσιδωτή αντίδραση στο φυσικό ουράνιο, οι ταχύτητες νετρονίων πρέπει να μειωθούν σε θερμικές. Τα νετρόνια επιβραδύνουν ως αποτέλεσμα των συγκρούσεων με τους ατομικούς πυρήνες του μέσου στο οποίο κινούνται. Για την επιβράδυνση του αντιδραστήρα, χρησιμοποιείται μια ειδική ουσία που ονομάζεται συντονιστής. Συνήθως είναι νερό ή γραφίτης.

Ο αντιδραστήρας ελέγχεται χρησιμοποιώντας ειδικές ράβδους ελέγχου που εισάγονται στον πυρήνα του αντιδραστήρα. Οι ράβδοι ελέγχου είναι κατασκευασμένες από ενώσεις βορίου ή καδμίου, οι οποίες απορροφούν θερμικά νετρόνια με πολύ υψηλή απόδοση. Απορροφώντας ένα σημαντικό μέρος νετρονίων, καθιστούν αδύνατη την ανάπτυξη μιας αλυσιδωτής αντίδρασης. Για την εκκίνηση του αντιδραστήρα, οι ράβδοι αφαιρούνται από τον πυρήνα έως ότου η απελευθέρωση ενέργειας φτάσει σε ένα προκαθορισμένο επίπεδο. Όταν η ισχύς αυξάνεται πάνω από το καθορισμένο επίπεδο, τα αυτόματα μηχανήματα ενεργοποιούνται, βυθίζοντας τις ράβδους ελέγχου βαθιά στον πυρήνα.

Επί του παρόντος, οι επιστήμονες εργάζονται για τη δημιουργία θερμοπυρηνικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής, το πλεονέκτημα των οποίων είναι να παρέχουν στην ανθρωπότητα ηλεκτρική ενέργεια για απεριόριστο χρόνο. Ένας θερμοπυρηνικός σταθμός ηλεκτροπαραγωγής λειτουργεί με βάση τη θερμοπυρηνική σύντηξη - την αντίδραση σύνθεσης βαρέων ισοτόπων υδρογόνου με το σχηματισμό ηλίου και την απελευθέρωση ενέργειας. Η αντίδραση θερμοπυρηνικής σύντηξης δεν παράγει αέρια ή υγρά ραδιενεργά απόβλητα και δεν παράγει πλουτώνιο, το οποίο χρησιμοποιείται για την παραγωγή πυρηνικών όπλων. Αν λάβουμε επίσης υπόψη ότι το καύσιμο για τους θερμοπυρηνικούς σταθμούς θα είναι το βαρύ ισότοπο υδρογόνου δευτερίου, το οποίο λαμβάνεται από απλό νερό - μισό λίτρο νερού περιέχει ενέργεια σύντηξης ισοδύναμη με αυτή που λαμβάνεται από την καύση ενός βαρελιού βενζίνης - τότε τα πλεονεκτήματα του οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής που βασίζονται σε θερμοπυρηνικές αντιδράσεις γίνονται εμφανείς.

Διεθνής θερμοπυρηνικός αντιδραστήρας ITER.

Θα ήθελα να πιστεύω ότι η εποχή των επικίνδυνων για το περιβάλλον υδροηλεκτρικών και πυρηνικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής θα τελειώσει σύντομα και θα έρθει η ώρα για νέους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής - θερμοπυρηνικούς. Όμως, παρά το γεγονός ότι το έργο ITER (Διεθνής Θερμοπυρηνικός Αντιδραστήρας) είναι σχεδόν έτοιμο. Παρά το γεγονός ότι ήδη στους πρώτους πειραματικούς θερμοπυρηνικούς αντιδραστήρες που λειτουργούσαν αποκτήθηκε ισχύς άνω των 10 MW - το επίπεδο των πρώτων πυρηνικών σταθμών, ο πρώτος θερμοπυρηνικός σταθμός ηλεκτροπαραγωγής δεν θα λειτουργήσει νωρίτερα από είκοσι χρόνια, επειδή το κόστος του είναι πολύ υψηλό. Για παράδειγμα, η κατασκευή του ITER απαιτεί, σύμφωνα με τις πιο συντηρητικές εκτιμήσεις, από 8 έως 10 δισεκατομμύρια δολάρια και 10 χρόνια δουλειάς. Αυτά τα στοιχεία προκαλούν βαθιά σύγχυση μεταξύ των συμμετεχόντων στο έργο.

Αιολικοί σταθμοί.

Η αρχή λειτουργίας των αιολικών σταθμών είναι απλή: ο άνεμος γυρίζει τα πτερύγια του ανεμόμυλου, οδηγώντας τον άξονα της ηλεκτρικής γεννήτριας. Η γεννήτρια, με τη σειρά της, παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Αποδεικνύεται ότι τα εργοστάσια αιολικής ενέργειας λειτουργούν σαν αυτοκίνητα παιχνιδιών με μπαταρία, μόνο που η αρχή της λειτουργίας τους είναι το αντίθετο. Αντί να μετατρέπεται η ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική, η αιολική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρικό ρεύμα.

Για την απόκτηση αιολικής ενέργειας, χρησιμοποιούνται διαφορετικά σχέδια: "μαργαρίτες" πολλαπλών λεπίδων. προπέλες όπως οι έλικες αεροπλάνου με τρεις, δύο ή και μία λεπίδα (τότε έχει αντίβαρο). κάθετοι ρότορες που μοιάζουν με κάννη κομμένα κατά μήκος και τοποθετημένα σε άξονα. κάποια όψη έλικας ελικοπτέρου που «στέκεται στην άκρη»: τα εξωτερικά άκρα των πτερυγίων του είναι λυγισμένα προς τα πάνω και συνδέονται μεταξύ τους. Οι κάθετες κατασκευές είναι καλές γιατί πιάνουν τον άνεμο από οποιαδήποτε κατεύθυνση. Τα υπόλοιπα πρέπει να γυρίζουν με τον άνεμο.

Οι ανεμογεννήτριες είναι πολύ φθηνές στην παραγωγή, αλλά η ισχύς τους είναι χαμηλή και η λειτουργία τους εξαρτάται από τις καιρικές συνθήκες. Επιπλέον, είναι πολύ θορυβώδεις, επομένως οι μεγάλες εγκαταστάσεις πρέπει να απενεργοποιούνται ακόμη και τη νύχτα. Επιπλέον, οι σταθμοί αιολικής ενέργειας παρεμβαίνουν στην εναέρια κυκλοφορία, ακόμη και στα ραδιοκύματα. Η χρήση ανεμογεννητριών προκαλεί τοπική εξασθένηση της έντασης των ροών αέρα, η οποία παρεμβαίνει στον αερισμό των βιομηχανικών περιοχών και επηρεάζει ακόμη και το κλίμα. Τέλος, η χρήση τους απαιτεί τεράστιες εκτάσεις πολύ μεγαλύτερες από ό,τι για άλλους τύπους ηλεκτρογεννητριών.

Παλιρροϊκοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής.

Αυτός ο τύπος σταθμού ηλεκτροπαραγωγής χρησιμοποιεί παλιρροιακή ενέργεια για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Ο πρώτος τέτοιος σταθμός παραγωγής ενέργειας (Pauzhetskaya) με ισχύ 5 MW κατασκευάστηκε στην Καμτσάτκα. Για να δημιουργήσετε έναν απλό παλιρροϊκό σταθμό παραγωγής ενέργειας (TPP), χρειάζεστε μια πισίνα - έναν φραγμένο κόλπο ή ένα στόμιο ποταμού. Το φράγμα έχει οχετούς και τουρμπίνες που κινούν μια γεννήτρια. Στην υψηλή παλίρροια, το νερό ρέει στην πισίνα. Όταν η στάθμη του νερού στην πισίνα και στη θάλασσα είναι ίσα, οι πύλες των οχετών κλείνουν. Με την έναρξη της άμπωτης, η στάθμη του νερού στη θάλασσα μειώνεται και όταν η πίεση γίνει επαρκής, οι τουρμπίνες και οι ηλεκτρικές γεννήτριες που συνδέονται με αυτήν αρχίζουν να λειτουργούν και το νερό σταδιακά φεύγει από την πισίνα.

Θεωρείται οικονομικά εφικτή η κατασκευή παλιρροϊκών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής σε περιοχές με παλιρροιακές διακυμάνσεις στη στάθμη της θάλασσας τουλάχιστον 4 m όγκο και εμβαδόν της παλιρροιακής λεκάνης, καθώς και στον αριθμό των στροβίλων που είναι εγκατεστημένοι στο σώμα του φράγματος.

Σε παλιρροϊκούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής διπλής δράσης, οι τουρμπίνες λειτουργούν μετακινώντας το νερό από τη θάλασσα στη λεκάνη και πίσω. Οι παλιρροϊκοί σταθμοί διπλής δράσης είναι ικανοί να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια συνεχώς για 4-5 ώρες με διαλείμματα 1-2 ωρών τέσσερις φορές την ημέρα. Για να αυξηθεί ο χρόνος λειτουργίας των στροβίλων, υπάρχουν πιο πολύπλοκα σχέδια - με δύο, τρεις ή περισσότερες πισίνες, αλλά το κόστος τέτοιων έργων είναι πολύ υψηλό. Το μειονέκτημα των παλιρροϊκών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής είναι ότι κατασκευάζονται μόνο στις ακτές των θαλασσών και των ωκεανών, επιπλέον, δεν αναπτύσσουν πολύ μεγάλη ισχύ και οι παλίρροιες συμβαίνουν μόνο δύο φορές την ημέρα. Και ακόμη και αυτά δεν είναι φιλικά προς το περιβάλλον.

Διαταράσσουν την κανονική ανταλλαγή αλατιού και γλυκού νερού και ως εκ τούτου τις συνθήκες διαβίωσης της θαλάσσιας χλωρίδας και πανίδας. Επηρεάζουν επίσης το κλίμα, καθώς αλλάζουν το ενεργειακό δυναμικό των θαλάσσιων υδάτων, την ταχύτητα και την περιοχή κίνησής τους. Οι θαλάσσιοι σταθμοί θέρμανσης, κατασκευασμένοι στη διαφορά θερμοκρασίας του θαλασσινού νερού, συμβάλλουν στην απελευθέρωση μεγάλων ποσοτήτων διοξειδίου του άνθρακα, θέρμανση και μείωση της πίεσης των βαθέων υδάτων και ψύξη των επιφανειακών υδάτων. Και αυτές οι διεργασίες δεν μπορούν παρά να επηρεάσουν το κλίμα, τη χλωρίδα και την πανίδα της περιοχής.

Οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής αυτού του τύπου μετατρέπουν την εσωτερική θερμότητα της Γης (ενέργεια από πηγές ζεστού ατμού-νερού) σε ηλεκτρική ενέργεια.

Ο πρώτος σταθμός γεωθερμίας κατασκευάστηκε στην Καμτσάτκα. Υπάρχουν πολλά σχέδια για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από γεωθερμική μονάδα παραγωγής ενέργειας.

Άμεσο σχήμα: ο φυσικός ατμός κατευθύνεται μέσω σωλήνων σε τουρμπίνες που συνδέονται με ηλεκτρικές γεννήτριες.

Έμμεσο σχήμα: ο ατμός καθαρίζεται πρώτα (πριν εισέλθει στις τουρμπίνες) από αέρια που προκαλούν καταστροφή σωλήνων. Μικτό σχήμα: ο μη επεξεργασμένος ατμός εισέρχεται στους στρόβιλους και στη συνέχεια τα αέρια που δεν έχουν διαλυθεί σε αυτόν απομακρύνονται από το νερό που σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της συμπύκνωσης.

Στα μειονεκτήματα των γεωθερμικών ηλεκτρικών εγκαταστάσεων περιλαμβάνεται η πιθανότητα τοπικής καθίζησης του εδάφους και η αφύπνιση της σεισμικής δραστηριότητας. Και τα αέρια που βγαίνουν από το έδαφος δημιουργούν σημαντικό θόρυβο στη γύρω περιοχή και μπορεί, επιπλέον, να περιέχουν τοξικές ουσίες. Επιπλέον, δεν μπορεί να κατασκευαστεί παντού γεωθερμική μονάδα, γιατί απαιτούνται ορισμένες γεωλογικές συνθήκες για την κατασκευή της.

Ηλιακές μονάδες παραγωγής ενέργειας.

Επί του παρόντος, οι ηλιακοί σταθμοί κατασκευάζονται κυρίως δύο τύπων: ηλιακοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής τύπου πύργου και ηλιακοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής κατανεμημένου (αρθρωτού) τύπου.

Οι ηλιακοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής πύργων χρησιμοποιούν έναν κεντρικό δέκτη με πεδίο ηλιοστάτη που παρέχει βαθμό συγκέντρωσης αρκετών χιλιάδων. Το ηλιακό σύστημα παρακολούθησης είναι σημαντικά πολύπλοκο, καθώς απαιτεί περιστροφή γύρω από δύο άξονες. Το σύστημα ελέγχεται με χρήση υπολογιστή. Το ρευστό εργασίας σε μια θερμική μηχανή είναι συνήθως υδρατμοί με θερμοκρασία έως 550°C, αέρας και άλλα αέρια - έως 1000°C, οργανικά υγρά χαμηλού βρασμού (συμπεριλαμβανομένων των φρέον) - έως 100°C, υγρό μέταλλο ψυκτικά - έως 800°C.

Το κύριο μειονέκτημα των ηλιακών σταθμών πύργου είναι το υψηλό κόστος και το μεγάλο τους αποτύπωμα. Έτσι, για να φιλοξενήσει μια ηλιακή μονάδα ισχύος 100 MW, απαιτείται έκταση 200 εκταρίων και για μια πυρηνική μονάδα ισχύος 1000 MW - μόνο 50 εκτάρια. Οι ηλιακοί σταθμοί πύργου ισχύος έως 10 MW είναι ασύμφοροι, η βέλτιστη ισχύς τους είναι 100 MW και το ύψος του πύργου είναι 250 m.

Οι (αρθρωτοί) ηλιακοί σταθμοί διανομής χρησιμοποιούν μεγάλο αριθμό μονάδων, καθεμία από τις οποίες περιλαμβάνει έναν παραβολικό-κυλινδρικό συμπυκνωτή ηλιακής ακτινοβολίας και έναν δέκτη που βρίσκεται στο επίκεντρο του συγκεντρωτή και χρησιμοποιείται για τη θέρμανση του ρευστού εργασίας που παρέχεται στη θερμική μηχανή, η οποία είναι συνδεδεμένο σε ηλεκτρική γεννήτρια. Ο μεγαλύτερος ηλιακός σταθμός αυτού του τύπου κατασκευάστηκε στις ΗΠΑ και έχει ισχύ 12,5 MW.

Με χαμηλή ισχύ, οι αρθρωτοί σταθμοί ηλιακής ενέργειας είναι πιο οικονομικοί από τους πύργους. Οι αρθρωτοί σταθμοί ηλιακής ενέργειας χρησιμοποιούν συνήθως γραμμικούς συγκεντρωτές ηλιακής ενέργειας με μέγιστη αναλογία συγκέντρωσης περίπου 100.

Η ενέργεια από την ηλιακή ακτινοβολία μπορεί να μετατραπεί σε συνεχές ηλεκτρικό ρεύμα μέσω ηλιακών κυψελών, συσκευών κατασκευασμένων από λεπτές μεμβράνες πυριτίου ή άλλων υλικών ημιαγωγών. Το πλεονέκτημα των φωτοηλεκτρικών μετατροπέων (PVC) οφείλεται στην απουσία κινούμενων μερών, στην υψηλή αξιοπιστία και σταθερότητά τους. Επιπλέον, η διάρκεια ζωής τους είναι πρακτικά απεριόριστη. Είναι ελαφριά, εύκολα στη συντήρηση και χρησιμοποιούν αποτελεσματικά τόσο την άμεση όσο και τη διάχυτη ηλιακή ακτινοβολία. Ο αρθρωτός τύπος σχεδίασης σας επιτρέπει να δημιουργείτε εγκαταστάσεις σχεδόν οποιασδήποτε χωρητικότητας και τις καθιστά πολλά υποσχόμενες. Το μειονέκτημα των φωτοβολταϊκών κυψελών είναι το υψηλό κόστος και η χαμηλή τους απόδοση (σήμερα σχεδόν 10-12%).

Οι ηλιακές μπαταρίες εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται κυρίως στο διάστημα και στη Γη μόνο για την παροχή ενέργειας σε αυτόνομους καταναλωτές με ισχύ έως και 1 kW, ισχύ ραδιοπλοήγησης και ηλεκτρονικό εξοπλισμό χαμηλής κατανάλωσης και για την οδήγηση πειραματικών ηλεκτρικών οχημάτων και αεροσκαφών. Το 1988, το πρώτο παγκόσμιο ράλι ηλιακών αυτοκινήτων πραγματοποιήθηκε στην Αυστραλία. Καθώς οι ηλιακοί συλλέκτες βελτιώνονται, θα βρίσκουν εφαρμογή σε κτίρια κατοικιών για αυτόνομη παροχή ρεύματος, δηλ. θέρμανση και παροχή ζεστού νερού, καθώς και για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας για φωτισμό και τροφοδοσία οικιακών ηλεκτρικών συσκευών.

Υδροηλεκτρικοί σταθμοί.

Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί μετατρέπουν την ενέργεια της ροής του νερού σε ηλεκτρική ενέργεια μέσω υδραυλικών στροβίλων που κινούν ηλεκτρικές γεννήτριες. Ένας υδροηλεκτρικός σταθμός έχει τη μεγαλύτερη απόδοση όταν η ροή του νερού πέφτει στον στρόβιλο από ψηλά. Για τους σκοπούς αυτούς, κατασκευάζεται ένα φράγμα για την αύξηση της στάθμης του νερού στον ποταμό και τη συγκέντρωση της πίεσης του νερού στη θέση των στροβίλων.

Σχέδιο λειτουργίας του υδροηλεκτρικού σταθμού:

Η ενέργεια του κινούμενου νερού μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια τροφοδοτώντας το απευθείας στον στρόβιλο.

Όταν χτίζεται ένα φράγμα, σχηματίζεται μια δεξαμενή. Το νερό που έχει πλημμυρίσει τεράστιες εκτάσεις αλλάζει αμετάκλητα το περιβάλλον. Η ανύψωση της στάθμης του ποταμού από ένα φράγμα μπορεί να προκαλέσει υπερχείλιση, αλατότητα και αλλαγές στην παρόχθια βλάστηση και στο μικροκλίμα. Επιπλέον, το φράγμα φράζει το μονοπάτι των ψαριών που πρόκειται να γεννήσουν. Τα χωράφια και τα δάση πλημμυρίζουν, οι άνθρωποι εκδιώκονται από τα σπίτια τους.

Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.

Υπάρχουν πολλές διαφορετικές ιδέες και προτάσεις για τη χρήση όλων των ειδών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Ακόμα και η κοπριά μπορεί να χρησιμεύσει ως πηγή ενέργειας! Ως καύσιμο χρησιμοποιούνται όχι μόνο η κοπριά, αλλά και τα μεταποιημένα προϊόντα της. Η κοπριά συχνά επεξεργάζεται μαζί με τα αστικά απόβλητα. Γεγονός είναι ότι και οι δύο τύποι βιομάζας περιέχουν μικροοργανισμούς που, υπό ορισμένες συνθήκες (ιδίως, σε θερμοκρασία 50-60°C, χωρίς πρόσβαση αέρα) αποσυνθέτουν οργανικές ουσίες σε βιοαέριο. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει αναγκαστικά με τη συμμετοχή ειδικών ουσιών - ενζύμων - και γι' αυτό ονομάζεται ζύμωση.

Πρόγραμμα ανακύκλωσης ζωικών απορριμμάτων.

Τα απόβλητα περνούν μέσω αγωγού σε ένα εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας, όπου υποβάλλονται σε βιολογική επεξεργασία σε ειδικό αντιδραστήρα. Το αέριο που προκύπτει χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και τα απόβλητα που επεξεργάζονται τα βακτήρια χρησιμοποιούνται για λίπασμα. ηλεκτρικός αντιδραστήρας σύντηξης

Μονάδες ηλεκτροπαραγωγής με κινητήρες εσωτερικής καύσης.

Πιστεύεται ότι ο εφευρέτης της μηχανής εσωτερικής καύσης (ICE) είναι ο εξαιρετικός Ολλανδός μαθηματικός H. Huygens. Ωστόσο, ο κινητήρας που πρότεινε δεν κατασκευάστηκε. Το 1866, οι Γερμανοί επιστήμονες Langen και N. Otto δημιούργησαν έναν πιο αποδοτικό κινητήρα αερίου. Και το 1891, ο Γερμανός μηχανικός R. Diesel κατασκεύασε έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης με ανάφλεξη με συμπίεση του μείγματος. Η ιδέα και η αρχή λειτουργίας του κινητήρα του Rudolf Diesel δηλώθηκε ως εξής:

Μια διαδικασία εργασίας σε κινητήρα εσωτερικής καύσης, που χαρακτηρίζεται από το ότι το έμβολο στον κύλινδρο συμπιέζει τον αέρα ή ένα μείγμα άλλου αδιάφορου αερίου (ατμού) με αέρα τόσο έντονα που η θερμοκρασία συμπίεσης που προκύπτει υπερβαίνει σημαντικά τη θερμοκρασία ανάφλεξης του καυσίμου. Στην περίπτωση αυτή, η καύση του καυσίμου που εισάγεται σταδιακά μετά το νεκρό σημείο συμβαίνει με τέτοιο τρόπο ώστε να μην υπάρχει σημαντική αύξηση της πίεσης και της θερμοκρασίας στον κύλινδρο του κινητήρα.

Κατά την εκτέλεση της διαδικασίας εργασίας που περιγράφεται παραπάνω, ένας συμπιεστής πολλαπλών σταδίων με δέκτη συνδέεται στον κύλινδρο εργασίας. Είναι επίσης δυνατή η σύνδεση πολλών κυλίνδρων εργασίας μεταξύ τους ή σε κυλίνδρους για προσυμπίεση και επακόλουθη διαστολή.

Ένα χρόνο μετά την παραλαβή του διπλώματος ευρεσιτεχνίας, το θεωρητικό μέρος της δουλειάς του Ντίζελ σκιαγραφήθηκε από τον ίδιο στο φυλλάδιο «The Theory and Design of a Rational Heat Engine Designed to Replace the Steam Engine and Other Currently Existing Engines». Σε έναν τέτοιο κινητήρα, πίστευε ο Diesel, η θερμοκρασία του διαστελλόμενου μείγματος αερίων θα πρέπει να αυξηθεί όχι μόνο ως αποτέλεσμα της καύσης του καυσίμου, αλλά και πριν από την έναρξη αυτής της διαδικασίας - με προσυμπίεση καθαρού αέρα στον κύλινδρο. Ο «ορθολογικός κινητήρας», όπως οι κινητήρες αερίου του Otto, υποτίθεται ότι λειτουργούσε σε τετράχρονο κύκλο.

Ωστόσο, το τελευταίο δεν αναρρόφησε καθαρό αέρα, αλλά ένα μείγμα εργασίας αποτελούμενο από αέρα και αέριο καύσιμο, το οποίο δεν επέτρεπε, λόγω της πιθανότητας πρόωρης ανάφλεξης του μείγματος, να επιτευχθούν υψηλοί λόγοι συμπίεσης. Ο καθαρός αέρας που αναρροφάται μέσω του κύκλου Diesel μπορεί να φτάσει σε οποιαδήποτε τεχνικά εφικτή αναλογία συμπίεσης. Εάν στους κινητήρες Otto το μείγμα αναφλεγόταν από έναν ηλεκτρικό σπινθήρα, τότε σε έναν κινητήρα Diesel ο ίδιος ο ζεστός αέρας αναφλεγεί το εισερχόμενο καύσιμο. Τέλος, η Diesel σχεδίαζε να καίει σταδιακά το καύσιμο καθώς προμηθεύτηκε χωρίς να αυξήσει σημαντικά τη θερμοκρασία στον κύλινδρο κατά τη διάρκεια της ισχύος, ενώ στον κινητήρα Otto το μείγμα καίγονταν γρήγορα, σχεδόν εκρηκτικά. Έτσι, ο Diesel ήλπιζε να πλησιάσει στην υλοποίηση του θερμοδυναμικού κύκλου Carnot.

Η εκατονταετής ιστορία της ανάπτυξης των κινητήρων εσωτερικής καύσης, σε συνδυασμό με τις τελευταίες εξελίξεις στον τομέα της ηλεκτρονικής και της τεχνολογίας υπολογιστών, συνέβαλε στη δημιουργία σύγχρονων σταθμών παραγωγής ενέργειας με κινητήρες εσωτερικής καύσης.

Επί του παρόντος, οι συμπαγείς κινητές μονάδες παραγωγής ενέργειας γίνονται αντικείμενο καθημερινής χρήσης. Οι οικιακές μονάδες ηλεκτροπαραγωγής που λειτουργούν με βενζίνη και ντίζελ σάς επιτρέπουν να παρέχετε ηλεκτρική ενέργεια στο σπίτι αυτόνομα, χωρίς κεντρικό δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας, γι 'αυτό χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο σε εξοχικές κατοικίες και κατοικίες. Οι αυτόνομες ηλεκτρικές γεννήτριες δεν καταλαμβάνουν πολύ χώρο και ορισμένα μοντέλα διαθέτουν σύστημα αυτόματης εκκίνησης με εναλλαγή του καταναλωτή στο εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας (αυτόματη εκκίνηση). Σε αυτήν την περίπτωση, περίπου 20-50 δευτερόλεπτα μετά την αποσύνδεση της τροφοδοσίας, όλες οι ενεργοποιημένες οικιακές ηλεκτρικές συσκευές μπορούν να «αναζωογονηθούν» ξανά από το οικιακό εργοστάσιο και όταν αποκατασταθεί η κεντρική παροχή ρεύματος, θα απενεργοποιηθεί αυτόματα με διακοπή στην παροχή τάσης στο δίκτυο για μόνο 2-5 δευτερόλεπτα.

Εξαρτήματα ηλεκτρικής μονάδας ντίζελ/βενζίνης.

Ένας οικιακός σταθμός παραγωγής ενέργειας αποτελείται από έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης (καρμπυρατέρ ή ντίζελ) που οδηγεί μια γεννήτρια που παράγει ηλεκτρική ενέργεια στα 220 ή 380 V σε συχνότητα 50 Hz. Οι γεννήτριες σύγχρονου τύπου χρησιμοποιούνται συχνότερα, αν και μπορούν επίσης να είναι ασύγχρονες. Ορισμένα μοντέλα ηλεκτρικών γεννητριών παρέχουν τριφασική τάση 380 ή 400 V, καθώς και σταθερή τάση 12 V για την επαναφόρτιση της μπαταρίας του αυτοκινήτου. Οι μονάδες ηλεκτροπαραγωγής με κινητήρα καρμπυρατέρ λειτουργούν με βενζίνη (συνήθως AI-92) και εκείνες με κινητήρα ντίζελ λειτουργούν με καύσιμο ντίζελ. Ο απλούστερος κινητήρας που χρησιμοποιείται είναι ένας μονοκύλινδρος, αερόψυκτος δίχρονος, και ο πιο περίπλοκος είναι ένας δωδεκακύλινδρος, τετράχρονος, υδρόψυκτος κινητήρας ντίζελ.

Οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής διαφέρουν ως προς τις τιμές των παραμέτρων λειτουργίας: ισχύς, πόροι, απόδοση και πολλά άλλα.

Η ισχύς τους μπορεί να είναι από 0,35 kW έως 500 kW ή περισσότερο, αλλά για οικιακή χρήση συνήθως δεν υπερβαίνει τα 5-20 kW. Σημειωτέον ότι οι ηλεκτρογεννήτριες βενζίνης έχουν ισχύ από 0,35 έως 11 kW, ενώ οι μονάδες παραγωγής ενέργειας ντίζελ έχουν ισχύ από 2,5 kW και άνω.

Μια άλλη σημαντική παράμετρος είναι ο πόρος της εγγυημένης απρόσκοπτης λειτουργίας μέχρι την πρώτη μεγάλη γενική επισκευή του σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, μετρούμενη σε ώρες κινητήρα. Σύμφωνα με αυτό, οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής μπορούν να χωριστούν σε τρεις ομάδες - εποχιακές (με πόρους από 500 έως 1000 ώρες λειτουργίας), robusta - μόνο για τροφοδοσία οικιακών ηλεκτρικών συσκευών και ηλεκτρικών εργαλείων (με πόρο από 1500 έως 2500 ώρες λειτουργίας) και μεγάλες -χρήση διάρκειας (με πόρο 3000 ώρες λειτουργίας και άνω). Το κόστος ενός σταθμού παραγωγής ενέργειας, τόσο της βενζίνης όσο και του ντίζελ, αυξάνεται ανάλογα με τον πόρο του.

Η τρίτη παράμετρος λειτουργίας είναι η κατανάλωση καυσίμου, εκφρασμένη σε λίτρα καυσίμου που καταναλώνεται ανά ώρα συνεχούς λειτουργίας του κινητήρα ή συντομογραφία l/ώρα. Έχοντας αυτά τα δεδομένα, είναι δυνατό να υπολογιστεί η απόδοση του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής, η οποία υπολογίζεται στο κόστος μιας ώρας λειτουργίας του σε ρούβλια.

Αυτό το άρθρο περιγράφει μια πολύ μακριά από πλήρη λίστα μεθόδων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και, κατά συνέπεια, όχι όλους τους τύπους σταθμών παραγωγής ενέργειας. Αυτό το άρθρο θα ενημερωθεί μόλις γίνουν διαθέσιμες νέες πληροφορίες.

Δημοσιεύτηκε στο Allbest.ru

Παρόμοια έγγραφα

Ο άνεμος ως πηγή ενέργειας. Αρχές μετατροπής αιολικής ενέργειας και λειτουργίας ανεμογεννητριών. Η αρχή λειτουργίας των αιολικών σταθμών. Η αρχή της λειτουργίας ενός τροχού ανέμου. Θετικές και αρνητικές πτυχές της ανάπτυξης της αιολικής ενέργειας σήμερα στη Ρωσία και στο εξωτερικό.

εργασία μαθήματος, προστέθηκε 12/08/2014


Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Κύριοι τύποι σταθμών ηλεκτροπαραγωγής. Επιπτώσεις θερμικών και πυρηνικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής στο περιβάλλον. Κατασκευή σύγχρονων υδροηλεκτρικών σταθμών. Πλεονεκτήματα παλιρροϊκών σταθμών. Ποσοστό τύπων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής.

παρουσίαση, προστέθηκε 23/03/2015


Υπάρχουσες πηγές ενέργειας. Τύποι σταθμών ηλεκτροπαραγωγής. Προβλήματα ανάπτυξης και ύπαρξης ενέργειας. Ανασκόπηση εναλλακτικών πηγών ενέργειας. Σχεδιασμός και αρχή λειτουργίας παλιρροιακών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής. Υπολογισμός ενέργειας. Προσδιορισμός της αποτελεσματικότητας.

εργασία μαθήματος, προστέθηκε 23/04/2016


Παλιρροιακή ενέργεια και χρήση της. Η αρχή λειτουργίας των παλιρροϊκών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής. Τα κύρια πλεονεκτήματα της χρήσης παλιρροϊκών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής. Οικολογικά χαρακτηριστικά και κοινωνική σημασία των παλιρροϊκών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής. PES στο ευρωπαϊκό ενεργειακό σύστημα.

περίληψη, προστέθηκε 30/11/2010


Αιολικοί σταθμοί, τα χαρακτηριστικά τους. Τύποι γεωθερμικών σταθμών, εφαρμογές τους σε αποκεντρωμένα συστήματα τροφοδοσίας. Οι κύριες μέθοδοι μετατροπής της ενέργειας από βιοκαύσιμα σε ηλεκτρική. Ταξινόμηση σταθμών ηλιακής ενέργειας.

περίληψη, προστέθηκε 06/10/2014


Ιστορία της δημιουργίας βιομηχανικών πυρηνικών σταθμών. Η αρχή λειτουργίας ενός πυρηνικού σταθμού ηλεκτροπαραγωγής με υδρόψυκτο αντιδραστήρα ισχύος διπλού κυκλώματος. Χαρακτηριστικά των μεγαλύτερων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής στον κόσμο. Επιπτώσεις πυρηνικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής στο περιβάλλον. Προοπτικές για τη χρήση της πυρηνικής ενέργειας.

περίληψη, προστέθηκε 27/03/2015


Η αρχή λειτουργίας των σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας θερμικού ατμοστρόβιλου, συμπύκνωσης και αεριοστροβίλου. Ταξινόμηση λεβήτων ατμού: παράμετροι και σημάνσεις. Κύρια χαρακτηριστικά αεριωθούμενων και πολυβάθμιων στροβίλων. Περιβαλλοντικά προβλήματα θερμοηλεκτρικών σταθμών.

εργασία μαθήματος, προστέθηκε 24/06/2009


Ανασκόπηση τεχνολογιών και ανάπτυξη ηλεκτρικών εγκαταστάσεων ηλιακών σταθμών. Μηχανή Stirling και η αρχή λειτουργίας της. Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με χρήση ηλιακών συλλεκτών. Η χρήση της ηλιακής ενέργειας σε διάφορες βιομηχανίες.

περίληψη, προστέθηκε 02/10/2012


Η ποσότητα της ηλιακής ενέργειας που πέφτει στη Γη, η χρήση της από τον άνθρωπο. Μέθοδοι παθητικής χρήσης ηλιακής ενέργειας. Ηλιακοί συλλέκτες. Τεχνολογικός κύκλος ηλιακών θερμοηλεκτρικών σταθμών. Βιομηχανικές φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις.

παρουσίαση, προστέθηκε 12/06/2015


Σκοπός, ταξινόμηση και επισήμανση σταθμών παραγωγής ενέργειας ντίζελ, σχεδιασμός και εξοπλισμός τους. Απαιτήσεις για το προσωπικό σέρβις. Προετοιμασία της ηλεκτρικής μονάδας για λειτουργία, εκκίνηση και διακοπή. Παρακολούθηση λειτουργίας σταθμών παραγωγής ενέργειας ντίζελ. Οδηγίες ασφαλείας.