VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
История науки и техники. Электрические станции
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
История есть наука о будущем. Чтобы управлятьнашим будущиминаправлятьегокнужнымцелямвобластяхнауки,техники,
электроэнергетики,надознатьисториюихразвития,уметьпользоватьсяее уроками.
Истории создания первых электрических станций посвящена данная работа.Она включаетвсебякраткоеописаниеэлектростанцийна
невозобновляемыхивозобновляемыхисточникахэнергии,атакже
перспективныеисточникиэлектроэнергии.
Электрическая станция – это электроустановка или группа электроустановок для производства электрической энергии или электрической энергии и тепла для снабжения промышленного и сельскохозяйственного производства, коммунального хозяйства и транспорта.
Цель работы: Изучение вопросов развития электростанций и их видов.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
Изучить техническую литературу по выбранной тематике
Изучить существующие виды электростанций на невозобновляемых и возобновляемых источниках энергии
Перспективные источники энергии.
Чтобызнатьпредмет,
надознать историю предмета.
А.А. Гегель
1 Электрические станции
Электростанции–фабрикипопроизводствуэлектрическойэнергии,подлежащейраспределениюмеждуразличнымипотребителями,появились несразу.
В1873г.подруководствомбельгийско-французскогоизобретателя
З.Т.Грамма(1826-1901)быласооруженаперваяэлектростанциянанесколькокиловаттдляпитаниясистемыосвещениязавода,такназываемаяблок-станция.
В70-80гг.XIXв.каждыйболееилименеесолидныйпотребитель(завод,улица,дом)имелсвойисточникэлектроэнергии(своюэлектростанцию).Вкачествепервичныхдвигателей,приводившихвдвижениеэлектрогенератор,применялисьвначалепоршневыепаро-выемашины,иногдадвигателивнутреннегосгоранияилилокомобили.Отпервичногодвигателякэлектрогенераторувелаременнаяпередача.
Перваяэлектростанция(блок-станция)вРоссиибыласооруженанаСормовскоммашиностроительномзаводедляпитанияосветительных установокв 1876 г.
Перваяблок-станциявПетербургебыласооруженав1879г.приучастии П.Н.Яблочкова для освещения Литейногомоста.
В1879г.былапостроенаперваяэлектростанциявСШАвг.Сан-Франциско на30кВтпод руководствомЧ.Ф.Брана.
Первыецентральныестанциивозниклиужев80-хгодахXIXв.Онибылиболеецелесообразныиболееэкономичны,чемблок-станции, так какснабжалиэлектричествомсразу многопредприятий.
Втовремямассовымипотребителямиэлектроэнергиибылиисточникисвета–дуговыелампы илампы накаливания.
ПервыеэлектростанцииПетербургавначалеразмещалисьнабаржах,закрепленныхупричаловнарекахМойкеиФонтанкевначале 80-х гг. Мощность каждой станции составляла примерно200 кВт.
Первая в мире центральная станция была пущена в работу в
1882г.в Нью-Йорке, она имеламощность500 кВт.
ВМосквеперваяцентральнаяэлектростанцияна400кВт
(Георгиевская)былапостроенав1888году.Применялисьпаровые
жаротрубныекотлысистемыШухова,основнымтопливомслужил
каменныйуголь.
ПерваяпароваятурбинанаэлектростанциивРоссиибылаустановленавПетербургев1891г.Всеэлектростанциивначалеработалинапостоянномтоке,аэтоограничивалорадиусобслуживанияпотребителейнесколькимисотнямиметров, таккакпотерисоставлялипочти 20 %.
Увеличениерадиусадействияэлектростанциймоглобытьосуществленотолькоприпереходеэлектростанцийнапеременныйток,прикотором можнобылоиспользоватьповышающиетрансформаторы.
В1884 г.былапостроенаэлектростанцияпеременноготокавЛондоне.
ВРоссиикрупнаяэлектростанцияоднофазногопеременноготокабылапостроена в 1887г.в Одесседля освещения театра.
ВЦарскомСелепротяженностьэлектрическойсетив1887г.составляла64км.ЦарскоеСелобылопервымгородомвЕвропе,который был освещенисключительноэлектричеством.
КрупнейшаявРоссииэлектростанцияоднофазноготокана800кВтбылапостроенанаВасильевскомостровевПетербургев1894г.под руководствоминженераН.В.Смирнова.
Применениепеременноготокапозволилоупроститьиудешевитьэлектрическуюсеть.Сечениепроводовс400-600мм2уменьшилосьдо58мм2,апотериуменьшилисьс20%напостоянномтокедо3%–на переменном токе.
Началосовременногоэтапавразвитииэлектроэнергетикиотноситсяк90-мгодамXIXв.,когдабыларешенакомплекснаяэнергетическаяпроблемаэлектропередачииэлектропривода–применениетрехфазноготока.
Основоположникомсистемытрехфазныхпеременныхтоковсчитается поправу русскийученыйМ.О.Доливо-Добровольский.
Созданиетрехфазнойсистемыявилосьважнейшимэтапомвразвитии электротехникии открылоейпуть в промышленность.
ПервымвРоссиипредприятиемстрехфазнымэлектроснабжениембылНовороссийскийэлеватор(1893г.),строителемэлектростанции был русский инженерА.Н.Шенснович.
ПерваятрехфазнаяустановкавАмерикебыласооруженавКалифорниина гидроэлектростанциив 1893г.
ЭлектрификацияОхтинскогопороховогозаводавПетербургетрехфазнойсистемойтокабылаосуществленаинженерамиэлектротехникамиВ.Н. ЧиколевымиР.Э. Классоном.
Р.Э.Классон(1868-1926)возглавлялстроительствоцелогорядаэлектростанцийвПетербургеиМоскве,изобрелгидравлическийспособдобычиторфаи т. д.
Созданиетрехфазнойсистемыявилосьважнейшимэтапомвразвитииэлектротехники.Электрическаяэнергияизместеедешевогополучения(река,залежиугля,торфа)моглатеперьпередаватьсявудаленныепромышленныеигородскиерайоны.Процессэлектрификациисталзахватыватьвсеновыеобластипроизводственнойдеятельностичеловека,способствовалразвитиюпроизводительныхсил.С 1897 г. началасьэлектрификациякрупныхгородов России.
Вконце1906г.былиизобретеныподвесныеизоляторы,что
позволило увеличитьвеличинупередаваемогонапряжения.
ПерваяэнергетическаясистемавРоссиибыласоздананабазедвухэлектростанцийвБаку.Этусистемусоздалиинженерыэлектротехники Р.Э.КлассониЛ.Б.Красинв 1902 г.
1.1 Виды электростанций
Электрическая станция представляет собой, промышленное предприятие, на котором производится электрическая, а в некоторых, случаях и тепловая энергия на основе преобразования первичных энергоресурсов.
Участие различных электростанций в выработке электрической энергии:
ТЭС (совместно КЭС и ТЭЦ) – приблизительно 65 – 67%;
ГЭС–приблизительно 13 – 15%;
АЭС–приблизительно 10 – 12%;
Другие типы электростанций 6 – 8%.
Под энергосистемой понимают совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, соединенных между собой и связанных общностью режима в непрерывном процессе производства, преобразования и распределения электрической энергии и тепла при общем управлении этим режимом (ГОСТ 21027–75).
Рис.1. Структурная схема энергетической системы.
В энергетической системе все электрические станции в электрической части работают параллельно, т.е. объединены в общую электрическую систему. Отдельные электрические станции по тепловой части работают раздельно, создавая автономные тепловые сети.
Объединение отдельных электрических станций, в общую энергетическую систему, какого – либо региона даёт значительные технические и экономические преимущества:
• повышает надежность и экономичность электроснабжения;
• улучшает качество электроэнергии, т.е. обеспечивает постоянство частоты и напряжения, так как колебания нагрузки воспринимаются большим количеством агрегатов;
• повышается экономичность выработки электроэнергии;
• позволяет увеличить единичную мощность агрегатов, имеющих лучшие технико-экономические показатели.
К недостаткам энергетических систем относят более сложную релейную защиту, автоматику и управление режимами.
В зависимости от источника энергии различают следующие типы электростанций:
тепловые электростанции (ТЭС), использующие природное топливо. Они делятся на конденсационные (КЭС) и теплофикационные (ТЭЦ);
гидравлические электростанции (ГЭС) и гидроаккумулирующие (ГАЭС), использующие энергию падающей воды;
атомные электростанции (АЭС), использующие энергию ядерного распада;
дизельные электростанции (ДЭС);
ТЭС с газотурбинными (ГТУ) и парогазовыми установками (ПГУ);
солнечные электростанции (СЭС);
ветровые электростанции (ВЭС);
геотермальные электростанции (ГЕОТЭС);
приливные электростанции (ПЭС).
В нашей стране производится и потребляется огромное количество электроэнергии. Она почти полностью вырабатывается тремя основными типами электростанций: тепловыми, атомными и гидроэлектростанциями.
Примерно 70% мировой электроэнергии вырабатывают на ТЭС. Они делятся на конденсационные тепловые электростанции (КЭС), вырабатывающие только электроэнергию, и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), которые производят электроэнергию и теплоту.
В России около 75% энергии производится на тепловых электростанциях. ТЭС строят в районах добычи топлива или в районах потребления энергии. ГЭС выгодно строить на полноводных горных реках. Поэтому наиболее крупные ГЭС построены на сибирских реках: Енисее, Ангаре. Но также построены каскады ГЭС и на равнинных реках: Волге, Каме.
АЭС построены в районах, где потребляется много энергии, а других энергоресурсов не хватает (в западной части страны).
Основным типом электростанций в России являются тепловые (ТЭС). Эти установки вырабатывают примерно 67% электроэнергии России. На их размещение влияют топливный и потребительский факторы. Наиболее мощные электростанции располагаются в местах добычи топлива. ТЭС, использующие калорийное, транспортабельное топливо, ориентированы на потребителей
Рис.2. Принципиальная схема тепловой электростанции.
Принципиальная схема тепловой электростанции представлена на рисунке 2. Стоит иметь в виду, что в ее конструкции может быть предусмотрено несколько контуров – теплоноситель от тепловыделяющего реактора может не идти сразу на турбину, а отдать свое тепло в теплообменнике теплоносителю следующего контура, который уже может поступать на турбину, а может дальше передавать свою энергию следующему контуру. Также в любой электростанции предусмотрена система охлаждения отработавшего теплоносителя, чтобы довести температуру теплоносителя до необходимого для повторного цикла значения.
Основное оборудование ТЭС – котел – парогенератор, турбина, генератор, конденсатор пара, циркуляционный насос.
В котле парогенератора при сжигании топлива выделяется тепловая энергия, которая преобразуется в энергию водяного пара. В турбине энергия водяного пара превращается в механическую энергию вращения. Генератор превращает механическую энергию вращения в электрическую. Схема ТЭЦ отличается тем, что по ней, помимо электрической энергии, вырабатывается и тепловая путем отвода части пара и нагрева с его помощью воды, подаваемой в тепловые магистрали.
Есть ТЭС с газотурбинными установками. Рабочее тело и их газ с воздухом. Газ выделяется при сгорании органического топлива и смешивается с нагретым воздухом. Газовоздушная смесь при 750 – 770°С подается в турбину, которая вращает генератор. ТЭС с газотурбинными установками более маневренна, легко пускается, останавливается, регулируется. Но их мощность в 5 – 8 раз меньше паровых.
Процесс производства электроэнергии на ТЭС можно разделить на три цикла: химический – процесс горения, в результате которого теплота передается пару; механически – тепловая энергия пара превращается в энергию вращения; электрический – механическая энергия превращается в электрическую.
Общий КПД ТЭС состоит из произведения КПД (η) циклов:
КПД идеального механического цикла определяется так называемым циклом Карно:
где T1 и Т2 – температура пара на входе и выходе паровой турбины.
На современных ТЭС Т1=550°С (823°К), Т2=23°С (296°К).
Практически с учетом потерь ηтэс = 36 – 39%. Из – за более полного использования тепловой энергии КПД ТЭЦ = 60 – 65%.
Атомная электростанция отличается от ТЭС тем, что котел заменен ядерным реактором. Теплота ядерной реакции используется для получения пара.
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.
Природное ядерное горючее атомной электрической станции – уран. Энергия воды используется на гидроэнергетических установках (ГЭУ) трех видов:
гидравлические электростанции (ГЭС);
приливные электростанции (ПЭС), использующие энергию приливов и отливов морей и океанов;
гидроаккумулирующие станции (ГАЭС), накапливающие и использующие энергию водоемов и озер.
Гидроэнергетические ресурсы в турбине ГЭУ преобразуются в механическую энергию, которая в генераторе превращается в электрическую.
Таким образом, основными источниками энергии являются твердое топливо, нефть, газ, вода, энергия распада ядер урана и других радиоактивных веществ.
Все основные типы электростанций оказывают значительное негативное воздействие на природу.
1.2 Возобновляемые источники энергии – ВИЭ
Это виды энергии, непрерывно возобновляемые в биосфере Земли. К ним относится энергия солнца, ветра, воды (в том числе сточных вод), исключая применения данной энергии на гидроаккумулирующих электроэнергетических станциях. Энергия приливов, волн водных объектов, в том числе водоемов, рек, морей, океанов. Геотермальная энергия с использованием природных подземных теплоносителей. Низко потенциальная тепловая энергия земли, воздуха, воды с применением особых теплоносителей. Биомасса, включающая в себя специально выращенные для получения энергии растения, в том числе деревья, а также отходы производства и потребления, за исключением отходов, полученных в процессе использования углеводородного сырья и топлива, а также биогаз; газ, выделяемый отходами производства и потребления на свалках таких отходов; газ, образующийся на угольных разработках.
Теоретически возможна и энергетика, основанная на использовании энергии волн, морских течений, теплового градиента океанов (ГЭС установленной мощностью более 25 МВт).
Способность источников энергии возобновляться не означает, что изобретен вечный двигатель. Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) используют энергию солнца, тепла, земных недр, вращения Земли. Если солнце погаснет, то Земля остынет, и ВИЭ не будут функционировать.
Преимущества возобновляемых источников энергии в сравнении с традиционными.
Традиционная энергетика основана на применении ископаемого топлива, запасы которого ограничены. Она зависит от величины поставок и уровня цен на него, конъюнктуры рынка.
Возобновляемая энергетика базируется на самых разных природных ресурсах, что позволяет беречь не возобновляемые источники и использовать их в других отраслях экономики, а также сохранить для будущих поколений экологически чистую энергию.
Независимость ВИЭ от топлива обеспечивает энергетическую безопасность страны и стабильность цен на электроэнергию
ВИЭ экологично чисты: при их работе практически нет отходов, выброса загрязняющих веществ в атмосферу или водоемы. Отсутствуют экологические издержки, связанные с добычей, переработкой и транспортировкой ископаемого топлива.
В большинстве случаев ВИЭ – электростанции легко автоматизируются и могут работать без прямого участия человека.
В технологиях возобновляемой энергетики реализуются новейшие достижения многих научных направлений и отраслей: метеорологии, аэродинамики, электроэнергетики, теплоэнергетики, генераторо – и турбостроения, микроэлектроники, силовой электроники, нанотехнологий, материаловедения и т. д. Развитие наукоемких технологий позволяет создавать дополнительные рабочие места за счет сохранения и расширения научной, производственной и эксплуатационной инфраструктуры энергетики, а также экспорта наукоемкого оборудования.
Наиболее распространенные возобновляемые источники энергии и их состояние.
И в России, и в мире – это гидроэнергетика. Около 20% мировой выработки электроэнергии приходится на ГЭС.
Активно развивается мировая ветроэнергетика: суммарные мощности ветрогенераторов удваиваются каждые четыре года, составляя более 150 000 МВт. Во многих странах ветроэнергетика занимает прочные позиции. Так, в Дании более 20% электроэнергии вырабатывается энергией ветра.
Доля солнечной энергетики относительно небольшая (около 0,1% мирового производства электроэнергии), но имеет положительную динамику роста.
Геотермальная энергетика имеет важное местное значение. В частности, в Исландии такие электростанции вырабатывают около 25% электроэнергии.
Приливная энергетика пока не получила значительного развития и представлена несколькими пилотными проектами.
Этот вид энергетики представлен в России главным образом крупными гидроэлектростанциями, обеспечивающими около 19% производства электроэнергии в стране. Другие виды ВИЭ в России пока заметны слабо, хотя в некоторых регионах, например, на Камчатке и Курильских островах, они имеют существенное значение в местных энергосистемах. Суммарная мощность малых гидроэлектростанций порядка 250 МВт, геотермальных электростанций - около 80 МВт. Ветроэнергетика позиционируется несколькими пилотными проектами общей мощностью менее 13 МВт. Приливная энергетика ограничена возможностями экспериментальной Кислогубской ПЭС.
1.3 Перспективные источники электроэнергии
Реки были первым источником энергии, и, вероятно, первой машиной, в которой человек использовал энергию воды, была примитивная водяная турбина. Свыше 2000 лет назад горцы на Ближнем Востоке уже пользовались водяным колесом в виде вала с лопатками (рис.4.).
Турбина – энергетически очень выгодная машина, потому что вода легко и просто меняет поступательное движение на вращательное. Тот же принцип часто используют и в машинах, которые внешне совсем не похожи на водяное колесо (если на лопатки воздействует пар, то речь идет о паровой турбине).
Рис.4. Схема простого водяного Рис.5. Оценки мировых запасов угля:
колеса с вертикальным валом. а– на различных континентах;
б– перспектива использования.
Уголь. Наглядное представление о мировых запасах угля и перспективах их использования дает рис.5. Наибольшими достоверными запасами располагают Россия и США. Значительные достоверные запасы имеются в ФРГ, Англии, КНР и ряде других стран. Современная техника и технология позволяют экономически оправданно добывать лишь 50 % от всех достоверных запасов угля.
Запасы угля мирового масштаба находятся в Восточной и Западной Сибири. Среди подсчитанных общих геологических запасов углей в России более 90 % составляют энергетические угли и менее 10 % дефицитные коксующиеся угли, необходимые для металлургии.
Атомная энергия. При исследовании распада атомных ядер оказалось, что каждое ядро весит меньше, чем сумма масс его протонов и нейтронов. Это объясняется тем, что при объединении протонов и нейтронов в ядро выделяется много энергии. Убыль массы ядер на 1 грамм эквивалентна количеству тепловой энергии, получаемой при сжигании 300 вагонов каменного угля.
Энергия, выделяющаяся при термоядерной реакции на единицу топлива, превосходит энергию, получаемую при расщеплении (делении) тяжелых ядер урана или плутония.
Одним из перспективных источников получения электричества является освоение термоядерной энергии, т. е. энергии трития и дейтерия, содержащейся в неисчерпаемых количествах в воде океанов.
Ветровая энергия. По оценкам различных исследований, общий ветроэнергетический потенциал Земли приблизительно равен 175 – 219 тыс. ТВт*ч в год. Однако с пользой может быть использовано только 5 %.
Возможности применения этого вида энергии в различных районах Земли неодинаковы. Среднегодовая скорость ветра на высоте 20 – 30 м над поверхностью Земли должна быть достаточно большой, чтобы мощность воздушного потока, проходящего через надлежащим образом ориентированное вертикальное сечение, достигала значения, приемлемого для преобразования.
Геотермальная энергия. Энергетика земли – геотермальная энергетика, базируется на использовании природной теплоты Земли. Под геотермальной энергией понимают физическое тепло флюидов (сухих горячих паров и воды) и сухих горных парод, расположенных на различных глубинах и имеющих температуры, превышающие температуру воздуха на поверхности.
Наибольший интерес представляют гидротермальные источники, при которых подземное тепло выносится на поверхность через скважину потоком горячей термальной воды. Вода, поступающая на поверхность, находится под давлением и в большинстве случаев перегрета. При сбросе давления эта вода вскипает и превращается в пар, который может быть использован в паровой турбине.
В настоящее время термальные воды широко применяются для отопления и горячего водоснабжения в ряде стран. В больших масштабах термальные воды для теплоснабжения используют в Австралии, Новой Зеландии, Италии.
Эксплуатация первой геотермальной электростанции была начата в Италии в 1904 г. Интерес к таким станциям возрос в последние годы в связи с резким увеличением цен на ископаемое топливо на мировом рынке.
Энергия мирового океана. Запасы энергии в Мировом океане колоссальны, ведь две трети земной поверхности (361 млн км2) занимают моря и океаны. Акватория Тихого океана составляет 180 млн км2, Атлантического – 93 млн км2, Индийского – 75 млн км2. Тепловая (внутренняя) энергия, соответствующая перегреву поверхностных вод океана по сравнению с донными, скажем, на 20 градусов, имеет величину в 1026 Дж. Кинетическая энергия океанских течений оценивается величиной в 1018 Дж.
Тепловая энергия океана. Последнее десятилетие характеризуется определенными успехами в использовании тепловой энергии океана. Созданы установки мини – ОТЕС и ОТЕС – 1 (ОТЕС – Осеаn Тhеrmal Energy Conversion, т.e. преобразование тепловой энергии). В августе 1979 г. вблизи Гавайских островов начала работать теплоэнергетическая установка мини – ОТЕС. Пробная эксплуатация установки в течение трех с половиной месяцев показала ее достаточную надежность.
При непрерывной круглосуточной работе не было срывов, если не считать мелких технических неполадок, обычно возникающих при испытаниях любых новых установок. Ее полная мощность составляла в среднем 48,7 кВт, максимальная – 53 кВт; из которых 12 кВт (максимум 15) установка отдавала во внешнюю сеть на полезную нагрузку, точнее – на зарядку аккумуляторов. Остальная вырабатываемая мощность расходовалась на собственные нужды установки, в число которых входят затраты энергии на работу трех насосов, потери в двух теплообменниках, турбине и генераторе электрической энергии.
Энергия приливов и отливов. Прилив – ритмичное движение морских вод, которое вызывают силы притяжения Луны и Солнца.
Самые высокие и сильные приливные волны возникают в мелких и узких заливах или устьях рек, впадающих в моря и океаны. В течение лунных суток, т. е. за 24 ч 50 мин, дважды наблюдается повышение и понижение уровня воды в морях и океанах. Амплитуда колебаний уровня воды в различных точках земного шара зависит от широты и характера берега континента. Ее величина может быть значительной. Так, около Магелланова пролива зарегистрирована амплитуда колебаний уровня воды 18 м, а около берегов Америки 21 м. Приливная волна Атлантического океана распространяется на 900 км вверх по Амазонке. В закрытых морях, например, Черном или Средиземном, возникают малые приливные волны высотой 50*70 см. Максимального уровня приливная волна достигает в тех случаях, когда Земля, Луна и Солнце находятся на одной прямой (рис.6.).
Рис.6. Положения Солнца, Луны и Земли, влияющие на приливы.
Энергия морских течений. Важнейшее и самое известное морское течение – Гольфстрим. Его основная часть проходит через Флоридский пролив между полуостровом Флорида и Багамскими островами. Ширина течения составляет 60 км, глубина до 800 м, а поперечное сечение 28 км2. Активную энергию, которую несет такой поток воды со скоростью 0,9 м/с, можно рассчитать по формуле (Вт):
где m– масса воды (кг), р– плотность воды (кг/м3), А– сечение (м2), V– скорость (м/с).
Энергия морского течения Гольфстрим составляет 50000 МВт.
Если бы мы смогли полностью использовать эту энергию, она была бы эквивалентна суммарной энергии от 50 крупных электростанций по 1000 МВт. Но эта цифра чисто теоретическая, а практически можно рассчитывать на использование лишь около 10 % энергии течения.
Энергия волн. В настоящее время в ряде стран, и в первую очередь в Англии, ведутся интенсивные работы по использованию энергии морских волн. Британские острова имеют очень длинную береговую линию, и во многих местах море остается бурным в течение длительного времени. По оценкам ученых, за счет энергии морских волн в английских территориальных водах можно было бы получить мощность до 120 ГВт, что вдвое превысило бы мощность всех электростанций, принадлежащих Британскому Центральному электроэнергетическому управлению.
Один из проектов использования морских волн основан на принципе колеблющегося водяного столба. В гигантских «коробах» без дна и с отверстиями вверху под влиянием волн уровень воды то поднимается, то опускается. Столб воды в коробе действует наподобие поршня: засасывает воздух и нагнетает его в лопатки турбин. Главную трудность здесь составляет согласование инерции рабочих колес турбин с количеством воздуха в коробах так, чтобы за счет инерции сохранялась постоянной скорость вращения турбинных валов в широком диапазоне условий на поверхности моря.
Энергия солнца. Почти все источники энергии, о которых мы говорили, так или иначе используют энергию Солнца: уголь, нефть, природный газ суть не что иное, как «законсервированная» солнечная энергия.
Лучистая энергия Солнца, поступающая на Землю, представляет собой самый значительный источник энергии, которым располагает человечество. Поток солнечной энергии на земную поверхность эквивалентен условному топливу массой 1,2 – 1014т.
Энергия биомассы. Понятие «биомасса» относят к веществам растительного или животного происхождения, а также отходам, получаемым в результате их переработки. В энергетических целях энергию биомассы используют двояко: путем непосредственного сжигания или путем переработки в топливо (спирт или биогаз).
Одно из наиболее перспективных направлений энергетического использования биомассы – производство из неё биогаза, состоящего на 50 – 80 % из метана и на 20 – 50 % из углекислоты. Его теплотворная способность 5 – 6 тыс. ккал/м3.
Биогаз можно конвертировать в тепловую и электрическую энергию, использовать в двигателях внутреннего сгорания для получения синтез газа и искусственного бензина.
Производство биогаза из органических отходов дает возможность решать одновременно три задачи: энергетическую, агрохимическую (получение удобрений типа нитрофоски) и экологическую.
Химическая энергия водорода. Химическая энергия водорода приобретает в последнее время большое значение. Запасы водорода неистощимы и не связаны с каким-то регионом планеты, так как он имеется везде и может быть использован повторно неограниченное число раз. Водород в связанном состоянии содержится в молекулах воды.
Нефть и газ. Оценка мировых запасов нефти в настоящее время представляет особый интерес. Это вызвано быстрым ростом ее потребления и тем, что во многих странах (Японии, Швеции и др.) нефть при производстве электроэнергии вытеснила уголь (в последнее время этот процесс приостановился). На транспорте за счет нефти в настоящее время удовлетворяется свыше 90 % мирового потребления энергии.
Мировые геологические запасы газа оцениваются в 140 – 170 трлн м3.
Нефть и газ нужны не столько как энергетическое сырье, сколько как сырье для химической промышленности. В настоящее время известно более 5000 синтетических полезных продуктов, получаемых из нефти и газа, и число их ежегодно увеличивается. Однако пока только 35 % от добытых запасов перерабатывается как химическое сырье.
Заключение
Знаниеисторииразвитиянаукиитехники,этоговажнейшего
направлениядеятельностилюбогогосударства,позволяетправильнооценитьсуществующуюобстановкувэлектроэнергетическойотрасли,учестьопытпредыдущихпоколенийиразвиватьотрасльсучетомэтихфакторов.
Развитиеэлектроэнергетикиестьмощнаясила,котораявлияетнажизненныйуровеньлюдей,изменяетхарактеробщества,являетсяпричинойсоциальныхперемени направляетобщественноеразвитие.
Результаты данной работы будут учтены при создании учебного пособия по дисциплине «История науки и техники. Электроэнергетика» и могут быть интересны и полезны всем тем, кто интересуется историей развития электроэнергетики.
Список литературы
Баланчевадзе В. И., Барановский А. И. и др.; Под ред. А. Ф. Дьякова. Энергетика сегодня и завтра. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 344 с.
Источники энергии. Факты, проблемы, решения. – М.: Наука и техника, 1997. – 110 с.
Мировая энергетика: прогноз развития до 2020 г./ Пер. с англ. под ред. Ю. Н. Старшикова. – М.: Энергия, 1990. – 256 с.
Подгорный А. Н. Водородная энергетика. – М.: Наука, 1988. – 96 с.
Энергетические ресурсы мира/ Под ред. П.С.Непорожнего, В.И. Попкова. – М.: Энергоатомиздат, 1995. – 232 с.
Интернет – ресурсы
Виды электрических станций [Электрический ресурс]. – режим доступа https://studwood.ru/1119775/matematika_himiya_fizika/vidy_elektricheskih_stantsiy
Перспективные источники энергии [Электронный ресурс]. – режим доступа https://studfiles.net/preview/5711849/page:2/
Электрические станции [Электронный ресурс]. – режим доступа https://studfiles.net/preview/4614337/