Основные виды и источники энергии. Характеристики и перспективы использования нетрадиционных источников энергии

Топливо – это вещество, при сжигании которого большое кол-во теплоты. Используется как источник получения тепловой энергии, как сырьё в химической промышленности, металлургии и других отраслях. Топливо, содержащее органические в-ва, называют углеводородными.

Различают естественные и искусственные топлива. К естественным относятся: ископаемые и растительные топлива, а к искусственным – продукты их переработки.

По агрегатному состоянию топлива подразделяются на: твёрдые (угли, торф, древесина, сланцы), жидкие (нефть, нефтепродукты), газообразные (природный газ и попутный газы).

Основной характеристикой топлива является теплота сгорания. Она измеряется в МДж/м3 (для газа), МДж/кг (для жидких и твёрдых).

Одним из важнейших жидких видов топлива является нефть, которая представляет собой сложную смесь парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводородов. Удельная теплота сгорания нефти колеблется от 39,8 до 44 МДж/кг.

Природный газ содержит 98% метана. Его объёмная теплота сгорания в среднем 30-35 МДж/м3. В нефти находятся растворённые попутные газы. Теплота сгорания их 50-55 МДж/м3.

Каменный и бурый уголь – содержание углерода в них 70-95%. Удельная теплота сгорания 25-35 МДж/кг.

На Земле имеются восполнимые источники энергии (Солнце, ветер, вода рек и морей) и невосполнимые и невосполнимые (уголь, нефть, природный газ и т. д.). Солнце посылает на Землю энергию в 13 тыс. раз большую, чем использует в настоящее время человечество.

Чтобы уменьшить парниковый эффект, надо больше использовать нетрадиционные источники. Один из более доступных источников – энергия рек. В мировом масштабе энергия рек занимает большое значение.

Есть следующие виды ГРЭС: гидравлические электростанции на реках, приливные электростанции, гидроаккумулирующие электростанции.

Для эффективности работы электростанций на реках, необходимо, чтобы была возможность создавать большие перепады воды, проходящий через турбину, и высоты падения воды.

кВт, где Q – расход в литрах за 1 с., H – разность высот в метрах.

Гидроэлектростанции выгодно строить на горных реках, где можно создать большой перепад воды.

По такому же принципу работают и приливные электростанции.

Использование ветра.

Ветроэнергетика. Энергия ветра начала использоваться людьми уже давно (раньше – ветряные мельницы), сейчас это начинает использоваться на более высоком уровне: строят ветряные электростанции. Пока в РБ построено 3 крупные электростанции: 2 в Мядельском районе(250, 600 кВт), в Держинском районе (250 кВт).

Для успешной работы ветродвигателя необходимо, чтобы скорость ветра была более 3-х метров в секунду, исходя из этого, учёными определено, что в республике имеется около 1800 мест, где возможно и экономически оправданно строить ветряные ЭС.

Производство энергии

Тепловая электростанциявключает комплект оборудования, в котором внутренняя химическая энергия топлива (твердого, жидкого или газообразно­го) превращается в тепловую энергию воды и пара, преобразующуюся в меха­ническую энергию вращения, которая и вырабатывает электрическую энергию.

Поступающее со склада в паро­генератор топливо при сжигании выделяет тепловую энергию, которая нагревая подведенную с водозабораводу, преобразует ее в энергию водяного пара с температурой 550 °С. В турбине энергия водяного пара превращается в механическую энергию вращения, передающуюся на генератор , который превращает ее в электрическую. В конденсаторе пара отработанный пар с температурой 123...125 °С отдает скрытую теплоту парообразования охлаждающей его воде и с помощью циркулярного насоса виде конденсата вновь подается в котел-парогенератор.

Схема ТЭЦ отличается от ТЭС тем, что взамен конденсатора устанавливается теплообменник, где пар при значительном давлении нагревает воду, подаваемую в главные тепловые магистрали.

Гидроэлектростанцияпредставляет собой комплекс гидротехнических сооружений и энергетического оборудования, посредством которых энергия водных потоков или расположенных на относительно более высоких уров­нях водоёмов преобразуется в электрическую энергию.

Технологический процесс получения электроэнергии на ГЭС включает:

- создание разных уровней воды в верхнем и нижнем бьефах;

-превращение энергии потока воды в энергию вращения вала гидравли­ческой турбины;

-превращение гидрогенератором энергии вращения в энергию электри­ческого тока

Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) - это тепловая электростанция, вырабаты­вающая не только электрическую энергию, но и тепло, отпускаемое потреби­телям в виде пара и горячей воды для коммунально-бытового потребления. При такой комбинированной выработке тепловой и электрической энергии в тепловую сеть отдается главным образом теплота отработавшего в турбинах пара (или газа), что приводит к снижению расхода топлива на 25-30 % по сравнению с раздельной выработкой энергии на КЭС или ГРЭС (государст­венные районные электростанции) и теплоты в районных котельных.

Атомная ЭС: источником теплоты явл. ядерный реактор.1 гр урана содержит 2.6 * 10²¹ ядер, при делении котор.выделяется 2000 кВт*ч энергии. Для получения такого же кол-ва энергии надо сжечь более 2000 кг угля.