МЕТОДОЛОГИЯ ВЫБОРА И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА И ЭЛЕКТРОПРИБОРОВ

Электроэнергия – самая универсальная и удобная для использования форма энергии. Электроэнергетика - отрасль экономики Российской Федерации, включающая в себя комплекс экономических отношений, возникающих в процессе производства, передачи электрической энергии, оперативно - диспетчерского управления в электроэнергетике, сбыта и потребления электрической энергии с использованием производственных и иных имущественных объектов, принадлежащих на праве собственности или на ином предусмотренном федеральными законами основании субъектам электроэнергетики или иным лицам. Электроэнергетика является основой функционирования экономики и жизнеобеспечения.

Электрическая энергия обладает неоспоримыми преимуществами перед всеми другими видами энергии. Ее можно передавать по проводам на огромные расстояния со сравнительно малыми потерями и удобно распределять между потребителями. Электрическая энергия может принимать следующие формы : механическую, внутреннюю ( нагревание тел ), энергию света и т. д.

Генерирование электрической энергии Генератор – устройство, преобразующее энергию того или иного вида в электрическую энергию. К генераторам относятся гальванические элементы, электростатические машины, термобатареи, солнечные батареи и т. п. Генераторы состоят из электромагнита или постоянного магнита, создающего магнитное поле, и обмотки, в которой индуцируется переменная ЭДС - электродвижущая сила. Так как ЭДС, наводимые в последовательно соединенных витках, складываются, то амплитуда ЭДС индукции в рамке пропорциональна числу витков в ней. Она пропорциональна также амплитуде переменного магнитного потока ( Ф m = BS) через каждый виток.

Генерирование электрической энергии Структурная схема генератора переменного тока Принцип действия генератора переменного тока следующий. Для получения большого магнитного потока в генераторах применяют специальную магнитную систему, состоящую из двух сердечников, сделанных из электротехнической стали. Обмотки, создающие магнитное поле, размещены в пазах одного из сердечников, а обмотки, в которых индуцируется ЭДС, - в пазах другого. Один из сердечников ( обычно внутренний ) вместе со своей обмоткой вращается вокруг горизонтальной или вертикальной оси. Поэтому он называется ротором. Неподвижный сердечник с его обмоткой называют статором. Зазор между сердечниками статора и ротора делают как можно меньшим для увеличения потока магнитной индукции.

Тепловая электростанция Тепловая электростанция вырабатывают электроэнергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании топлива. Основными видами топлива для тепловой электростанции являются природные ресурсы - газ, мазут, реже уголь и торф. Разновидностью тепловой электростанции ( ТЭС ) является теплоэнергоцентраль ( ТЭЦ ) - тепловая электростанция, вырабатывающая не только электроэнергию, но и тепло. Конденсационная электростанция ( КЭС ) – тепловая электростанция, производящая только электрическую энергию, своим названием этот тип электростанций обязан особенностям принципа работы.

Гидроэлектростанция В гидроэлектростанции кинетическая энергия падающей воды используется для производства электроэнергии. Турбина и генератор преобразовывают энергию воды в механическую энергию, а затем - в электроэнергию. Мощность гидроэлектростанции определяется, прежде всего, по функции двух переменных : (1) расход воды, выраженный в кубических метрах в секунду ( м 3/ с ), и (2) гидростатический напор, который является разностью высот между начальной и конечной точкой падения воды.

Газотурбинные электростанции Газотурбинные электростанции обладают высокими маневренными качествами ( время пуска из холодного состояния составляет мин ), низкими удельными капиталовложениями (80120 руб / кВт ) и относительно высоким удельным расходом топлива [0,450,55 кг /( кВт - ч )]. В основном ГТЭС предназначаются для работы в пиковой части графика нагрузки и несения резервных функций. Перспективным направлением является создание газотурбинных электростанций с подземными воздухоаккумуляторами разделение процессов сжатия воздуха с помощью компрессоров и его использования в газовой турбине при сжигании жидкого или газообразного топлива позволяет при одном и том же расходе газотурбинного топлива в 3 раза увеличить мощность установки. Газовые турбины могут применяться также в комбинации с паровыми, образуя парогазовые установки, обладающие более высоким КПД, чем паротурбинные и газотурбинные установки в отдельности. Применяются два типа ПГУ : со сбросом уходящих газов газовой турбины в паровой котел и с высоконапорным парогенератором ( ВПГ ), пар из которого поступает в паровую турбину, а уходящие газы в газовую турбину. Возможно также использование уходящих газов ГТЭС для целей теплоснабжения.

МагнитоГидроДинамическая электростанция В магнитогидродинамических электростанциях используется принцип образования тока при прохождении движущегося проводника через магнитное поле. В качестве рабочего тела используется низкотемпературная плазма ( около 2700 градусов Цельсия ), образующаяся при сгорании органического топлива и подаче в камеру сгорания специальных ионизирующих присадок. Рабочее тело, проходящее через сверхпроводящую магнитную систему, создает постоянный ток, который с помощью инверторных преобразователей превращается в переменный. Рабочее тело после прохождения через магнитную систему поступает в паро - турбинную часть электростанции, состоящую из парогенератора и обычной конденсационной паровой турбины.

Атомные электростанции Такие электростанции действуют по такому же принципу, что и ТЭЦ, но используют для парообразования энергию, получающуюся при радиоактивной распаде. В качестве топлива используется обогащенная руда урана.

Атомные электростанции Главная часть этомной электростанции - ядерный реактор, роль которого заключается в поддержании непрерывной реакции расщепления, которая не должна переходить в ядерный взрыв. Ядерное топливо - руда, содержащая 3% урана 235; ею заполняются длинные стальные трубки - тепловыделяющие элементы ( ТВЭЛы ). Если много ТВЭЛов разместить поблизости друг от друга, то начнется реакция расщепления. Чтобы реакцию можно было контролировать, между ТВЭЛами вставляют регулирующие стержни ; выдвигая и вдвигая их, можно управлять интенсивностью распада урана Комплекс неподвижных ТВЭЛов и подвижных регуляторов и есть ядерные реактор. Тепло, выделяемое реактором, используется для кипячения воды и получения пара, который приводит в движение турбину атомной электростанции, вырабатывающую электричество.

Солнечные электростанции Из солнечной энергии методом термодинамического преобразования можно получать электричество практически так же, как и из других источников. Термодинамический преобразователь солнечной электростанции должен содержать следующие компоненты : а ) систему улавливания падающей радиации ; б ) приемную систему, преобразующую энергию солнечного излучения в тепло, которое передается теплоносителю ; в ) систему переноса теплоносителя от приемника к аккумулятору или к одному или нескольким теплообменникам, в которых нагревается рабочее тело ; г ) тепловой аккумулятор ; д ) теплообменники, образующие горячий и холодный источники тепловой машины.

Ветряные электростанции Ветряная электростанция - установка, преобразующая кинетическую энергию ветра в электрическую энергию. Состоит она из ветродвигателя, генератора электрического тока, автоматического устройства управления работой ветродвигателя и генератора, сооружений для их установки и обслуживания. Принцип действия ветряных электростанций прост : ветер крутит лопасти ветряка, приводя в движение вал электрогенератора. Генератор в свою очередь вырабатывает электрическую энергию. На период безветрия ветряные электростанции имеют резервный тепловой двигатель.

Ветряные электростанции Для получения энергии ветра применяют разные конструкции : многолопастные « ромашки »; винты вроде самолетных пропеллеров с тремя, двумя и даже одной лопастью ( тогда у нее есть груз противовес ); вертикальные роторы, напоминающие разрезанную вдоль и насажанную на ось бочку ; некоторое подобие « вставшего дыбом » вертолетного винта : наружные концы его лопастей загнуты вверх и соединены между собой. Вертикальные конструкции хороши тем, что улавливают ветер любого направления. Остальным приходится разворачиваться по ветру.

Приливные электростанции Для выработки электроэнергии электростанции такого типа используют энергию прилива. Первая такая электростанция ( Паужетская ) мощностью 5 МВт была построена на Камчатке. Для устройства простейшей приливной электростанции ( ПЭС ) нужен бассейн перекрытый плотиной залив или устье реки. В плотине имеются водопропускные отверстия и установлены гидротурбины, которые вращают генератор. Гидротурбина это лопаточная машина, приводимая во вращение потоком жидкости, обычно речной воды. По принципу действия гидравлические турбины подразделяют на активные ( свободоструйные ) и реактивные ( напороструйные ); по конструкции - на вертикальные и горизонтальные. В зависимости от расположения оси вращения различают вертикальные и горизонтальные гидрогенераторы ; по частоте вращения - тихоходные ( до 100 об / мин ) и быстроходные ( свыше 100 об / мин ). Мощность гидрогенераторов от нескольких десятков до нескольких сотен МВт.

Геотермальная электростанция Электростанции такого типа преобразуют внутреннее тепло Земли ( энергию горячих пароводяных источников ) в электричество. Существует несколько схем получения электроэнергии на геотермальной электростанции : Прямая схема : природный пар направляется по трубам в турбины, соединенные с электрогенераторами. Непрямая схема : пар предварительно ( до того как попадает в турбины геотермальной электростанции ) очищают от газов, вызывающих разрушение труб. Смешанная схема : неочищенный пар поступает в турбины, а затем из воды, образовавшийся в результате конденсации, удаляют не растворившиеся в ней газы. К недостаткам геотермальной электростанции относится возможность локального оседания грунтов и пробуждения сейсмической активности.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ 1.Дайте определение электроэнергетики. 2.Принцип действия генератора переменного тока ? 3.Как работает тепловая электростанция ? 4.В чем разница между ГРЭС и ТЭЦ ? 5.Как устроена гидроэлектростанция ? 6.Недостатки геотермальной электростанции ? 7.Достоинства и недостатки ветроэнергетики ? 8.Основные компоненты термодинамического преобразователя солнечной электростанции ? Спасибо за внимание !