Grundlegende Technologien zur Erzeugung und Übertragung von Elektrizität. Technologische Karte einer Technikstunde zum Thema „Erzeugung, Umwandlung, Verteilung, Akkumulation und Übertragung von Energie als Technik“ (Klasse 5)

Elektrische Energie hat gegenüber allen anderen Energiearten unbestreitbare Vorteile. Es kann drahtgebunden über große Entfernungen mit relativ geringen Verlusten übertragen und bequem an die Verbraucher verteilt werden. Die Hauptsache ist, dass diese Energie mit Hilfe recht einfacher Geräte leicht in jede andere Form umgewandelt werden kann: mechanische, innere (Körpererwärmung), Lichtenergie. Elektrische Energie hat gegenüber allen anderen Energiearten unbestreitbare Vorteile. Es kann drahtgebunden über große Entfernungen mit relativ geringen Verlusten übertragen und bequem an die Verbraucher verteilt werden. Die Hauptsache ist, dass diese Energie mit Hilfe recht einfacher Geräte leicht in jede andere Form umgewandelt werden kann: mechanische, innere (Körpererwärmung), Lichtenergie.

Vorteile der elektrischen Energie: Kann durch Drähte übertragen werden. Kann durch Drähte übertragen werden. Kann umgewandelt werden. Kann umgewandelt werden. Leicht in andere Energiearten umgewandelt. Leicht in andere Energiearten umgewandelt. Leicht aus anderen Energiearten gewonnen. Leicht aus anderen Energiearten gewonnen

Generator – Ein Gerät, das Energie der einen oder anderen Art in elektrische Energie umwandelt. Ein Gerät, das Energie der einen oder anderen Art in elektrische Energie umwandelt. Zu den Generatoren gehören galvanische Zellen, elektrostatische Maschinen, Thermosäulen und Solarbatterien. Zu den Generatoren gehören galvanische Zellen, elektrostatische Maschinen, Thermosäulen und Solarbatterien

Betrieb des Generators Energie kann entweder durch Drehen einer Spule im Feld eines Permanentmagneten oder durch Platzieren der Spule in einem sich ändernden Magnetfeld erzeugt werden (Drehen des Magneten, während die Spule stationär bleibt). Energie kann entweder durch Drehen einer Spule im Feld eines Permanentmagneten oder durch Platzieren der Spule in einem sich ändernden Magnetfeld (Rotieren des Magneten, während die Spule stationär bleibt) erzeugt werden.

Bedeutung des Generators bei der Erzeugung elektrischer Energie Die wichtigsten Teile eines Generators werden mit großer Präzision hergestellt. Nirgendwo in der Natur gibt es eine solche Kombination beweglicher Teile, die so kontinuierlich und wirtschaftlich elektrische Energie erzeugen kann. Die wichtigsten Teile des Generators werden mit großer Präzision hergestellt. Nirgendwo in der Natur gibt es eine solche Kombination beweglicher Teile, die so kontinuierlich und wirtschaftlich elektrische Energie erzeugen kann

Wie funktioniert ein Transformator? Es besteht aus einem geschlossenen, aus Platten zusammengesetzten Stahlkern, auf dem zwei Spulen mit Drahtwicklungen platziert sind. Die Primärwicklung ist an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen. An die Sekundärwicklung ist eine Last angeschlossen.

Kernkraftwerke produzieren 17 % der weltweiten Produktion. Zu Beginn des 21. Jahrhunderts sind 250 Kernkraftwerke in Betrieb, 440 Kraftwerksblöcke sind in Betrieb. Vor allem die USA, Frankreich, Japan, Deutschland, Russland, Kanada. Urankonzentrat (U3O8) ist in folgenden Ländern konzentriert: Kanada, Australien, Namibia, USA, Russland. Atomkraftwerke

Vergleich der Kraftwerkstypen Kraftwerkstypen Emission von Schadstoffen in die Atmosphäre, kg Belegte Fläche Reinwasserverbrauch m 3 Schmutzwasserableitung, m 3 Umweltschutzkosten % KWK: Kohle 251,5600,530 KWK: Heizöl 150,8350 .210 HPP KKW--900.550 WPP10--1 SPP-2---BES10-200.210

K-Kategorie: Elektroinstallationsarbeiten

Elektrische Energieerzeugung

Elektrische Energie (Elektrizität) ist die modernste Energieform und wird in allen Bereichen und Zweigen der Materialproduktion eingesetzt. Zu seinen Vorteilen zählen die Möglichkeit der Übertragung über große Entfernungen und die Umwandlung in andere Energiearten (mechanische, thermische, chemische, Licht usw.).

Elektrische Energie wird in speziellen Unternehmen erzeugt – Kraftwerken, die andere Energiearten in elektrische Energie umwandeln: Chemie, Brennstoff, Wasser, Wind, Sonne, Kernenergie.

Die Möglichkeit, Strom über große Entfernungen zu übertragen, ermöglicht den Bau von Kraftwerken in der Nähe von Brennstoffstandorten oder an Hochwasserflüssen, was wirtschaftlicher ist als der Transport großer Brennstoffmengen zu Kraftwerken in der Nähe von Stromverbrauchern.

Abhängig von der Art der verwendeten Energie werden Kraftwerke in thermische, hydraulische und nukleare Kraftwerke unterteilt. Kraftwerke, die Windenergie und Solarwärme nutzen, sind immer noch Stromquellen mit geringem Stromverbrauch, die keine industrielle Bedeutung haben.

Wärmekraftwerke nutzen Wärmeenergie, die durch die Verbrennung fester Brennstoffe (Kohle, Torf, Ölschiefer), flüssiger Brennstoffe (Heizöl) und gasförmiger Brennstoffe (Erdgas und in Hüttenwerken Hochofen- und Kokereigas) in Kesselöfen gewonnen wird.

Durch die Rotation der Turbine wird thermische Energie in mechanische Energie umgewandelt, die in einem mit der Turbine verbundenen Generator in elektrische Energie umgewandelt wird. Der Generator wird zur Stromquelle. Wärmekraftwerke werden nach der Art des Primärmotors unterschieden: Dampfturbine, Dampfmaschine, Verbrennungsmotor, Lokomotive, Gasturbine. Darüber hinaus werden Dampfturbinenkraftwerke in Kondensations- und Heizkraftwerke unterteilt. Brennwertstationen versorgen Verbraucher ausschließlich mit elektrischer Energie. Der Abdampf durchläuft einen Kühlkreislauf und wird als Kondensat wieder dem Kessel zugeführt.

Die Versorgung der Verbraucher mit Wärme und Strom erfolgt durch Heizwerke, sogenannte Blockheizkraftwerke (BHKW). An diesen Stationen wird thermische Energie nur teilweise in elektrische Energie umgewandelt und hauptsächlich für die Versorgung von Industriebetrieben und anderen Verbrauchern in unmittelbarer Nähe von Kraftwerken mit Dampf und Warmwasser aufgewendet.

Wasserkraftwerke (WKW) werden an Flüssen gebaut, die eine unerschöpfliche Energiequelle für Kraftwerke darstellen. Sie strömen vom Hochland ins Tiefland und sind daher in der Lage, mechanische Arbeit zu verrichten. Wasserkraftwerke werden an Gebirgsflüssen unter Ausnutzung des natürlichen Wasserdrucks gebaut. Auf Tieflandflüssen wird durch den Bau von Staudämmen aufgrund der unterschiedlichen Wasserstände auf beiden Seiten des Staudamms künstlich Druck erzeugt. Die Hauptmotoren in Wasserkraftwerken sind hydraulische Turbinen, in denen die Energie der Wasserströmung in mechanische Energie umgewandelt wird.

Wasser dreht das Laufrad der Wasserturbine und des Generators, während die mechanische Energie der Wasserturbine in vom Generator erzeugte elektrische Energie umgewandelt wird. Der Bau eines Wasserkraftwerks löst neben dem Problem der Stromerzeugung auch einen Komplex anderer Probleme von nationaler wirtschaftlicher Bedeutung: Verbesserung der Flussschifffahrt, Bewässerung und Bewässerung trockener Gebiete, Verbesserung der Wasserversorgung von Städten und Industrieunternehmen .

Kernkraftwerke (KKW) werden als thermische Dampfturbinenstationen klassifiziert, die nicht mit organischem Brennstoff betrieben werden, sondern als Energiequelle die Wärme nutzen, die bei der Spaltung der Kerne von Kernbrennstoffatomen (Brennstoffatomen) - Uran oder Plutonium - entsteht. In Kernkraftwerken übernehmen Kernreaktoren und Dampferzeuger die Rolle von Kesseleinheiten.

Die Stromversorgung der Verbraucher erfolgt hauptsächlich über Stromnetze, die mehrere Kraftwerke verbinden. Der Parallelbetrieb von Kraftwerken an einem gemeinsamen Stromnetz gewährleistet eine rationelle Lastverteilung zwischen den Kraftwerken, die wirtschaftlichste Stromerzeugung, eine bessere Nutzung der installierten Kapazität der Kraftwerke, eine erhöhte Zuverlässigkeit der Stromversorgung der Verbraucher und der Stromversorgung sie mit normalen Qualitätsindikatoren in Frequenz und Spannung.

Die Notwendigkeit einer Vereinheitlichung entsteht durch die ungleiche Belastung der Kraftwerke. Die Nachfrage der Verbraucher nach Strom ändert sich nicht nur im Tagesverlauf, sondern auch zu verschiedenen Jahreszeiten dramatisch. Im Winter steigt der Stromverbrauch für die Beleuchtung. In der Landwirtschaft wird im Sommer Strom in großen Mengen für Feldarbeiten und Bewässerung benötigt.

Der Unterschied im Auslastungsgrad der Stationen macht sich insbesondere dann bemerkbar, wenn die Stromverbrauchsgebiete in Ost-West-Richtung deutlich voneinander entfernt sind, was durch die unterschiedliche zeitliche Verteilung der morgendlichen und abendlichen Höchstlaststunden erklärt wird. Um eine zuverlässige Stromversorgung der Verbraucher zu gewährleisten und die Leistung unterschiedlich betriebener Kraftwerke optimal zu nutzen, werden diese über Hochspannungsnetze zu Energie- oder Elektrosystemen zusammengefasst.

Als Gesamtheit der Kraftwerke, Stromübertragungsleitungen und Wärmenetze sowie Empfänger elektrischer und thermischer Energie bezeichnet, die durch die Gemeinsamkeit des Regimes und die Kontinuität des Prozesses der Erzeugung und des Verbrauchs elektrischer und thermischer Energie zu einem Ganzen verbunden sind ein Energiesystem (Energiesystem). Teil des Stromnetzes ist ein elektrisches System bestehend aus Umspannwerken und Stromleitungen unterschiedlicher Spannung.

Die Energiesysteme einzelner Regionen wiederum sind für den Parallelbetrieb miteinander verbunden und bilden große Systeme, beispielsweise das Einheitliche Energiesystem (UES) des europäischen Teils der UdSSR, die integrierten Systeme Sibiriens, Kasachstans, Zentralasiens usw .

Blockheizkraftwerke und Werkskraftwerke werden in der Regel über Generatorspannungsleitungen von 6 und 10 kV oder höherspannungsführende Leitungen (ab 35 kV) über Umspannwerke an das Stromnetz des nächstgelegenen Stromnetzes angeschlossen. Die von leistungsstarken Regionalkraftwerken erzeugte Energie wird über Hochspannungsleitungen (110 kV und höher) in das Stromnetz eingespeist, um Verbraucher zu versorgen.

In Kraftwerken wird elektrische Energie für den Bedarf von Industriebetrieben in Wohngebieten erzeugt. An diesen Stationen wird die Energie von Wasser, Treibstoff, Kernenergie usw. umgewandelt. in elektrische Energie um. Bei diesem Prozess der Energieumwandlung lassen sich zwei Hauptschritte unterscheiden: Zunächst wird die Primärenergie in verschiedenen Motortypen in mechanische Energie umgewandelt und anschließend wird die mechanische Energie in elektromagnetischen Generatoren in elektrische Energie umgewandelt.

Abhängig von der Art der umgewandelten natürlichen Energie werden Kraftwerke in hydraulische, thermische, nukleare usw. unterteilt und je nach Leistung (und Zweck) als regional und lokal bezeichnet. Lokale Kraftwerke haben im Gegensatz zu regionalen Kraftwerken eine begrenzte Reichweite und eine relativ geringe Leistung.

In regionalen Kraftwerken sind Dreiphasen-Wechselstromgeneratoren installiert. Lokale Stationen können auch über Gleichstromgeneratoren verfügen.

Der Haupttyp der Wärmekraftwerke sind Dampfturbinenkraftwerke, die an Brennstoffstandorten (Kohle, Torf, Schiefer, Gas usw.) errichtet werden, meist in beträchtlicher Entfernung vom Verbraucher.

Dampfturbinenanlagen, die ausschließlich elektrische Energie erzeugen, werden als thermische Kraftwerke (TES) bezeichnet. In ihnen wird der in den Turbinen austretende Dampf in speziellen Vorrichtungen kondensiert und dem Kessel wieder zugeführt. Daher werden solche Stationen oft als Kondensationsstationen bezeichnet. Ein vereinfachtes Schema eines Brennwertkraftwerks ist in Abbildung 8.1.1 dargestellt.

Dampf aus dem Kessel ZU Unter einem Druck von 24 MPa und einer Temperatur von 838 °K gelangt es über eine Rohrleitung in die Turbine T, Dabei wird ein erheblicher Teil der inneren Energie des Dampfes in mechanische Energie des Turbinenrotors umgewandelt. Von der Turbine gelangt Dampf in den Wärmetauscher-Kondensator Kr, wo es durch fließendes Wasser abkühlt und kondensiert. Kondensat mittels Kreiselpumpe N gelangt wieder in den Kessel.

Mechanische Energie einer Turbine in einem Generator G wird in elektrische Energie umgewandelt, die über Hochspannungsleitungen und Verteilnetze den Verbrauchern zugeführt wird. Das Diagramm der Energieverluste bei der Umwandlung, Übertragung und Verteilung ist in Abbildung 8.1.2 dargestellt.

Die Energie des in den Kessel eintretenden Brennstoffs wird mit 100 % angenommen. Der Energieverlust in modernen Dampfkesseln beträgt etwa 1,5 %, in einer Turbine 55 % und in einem Generator 0,5 %. Ein Teil der Energie des Generators (3 %) wird für den Eigenbedarf der Station für den elektrischen Antrieb von Pumpen, verschiedenen Mechanismen und Beleuchtung verwendet. Somit beträgt der Wirkungsgrad eines modernen Dampfturbinenkraftwerks 40 %.

Es gibt Elektrowärmestationen, die Verbraucher neben elektrischer Energie gleichzeitig mit Dampf und Warmwasser versorgen. Dabei handelt es sich um sogenannte Blockheizkraftwerke (KWK). Sie verwenden spezielle Heizdampfturbinen, die eine Vorauswahl von noch nicht vollständig erschöpftem Dampf ermöglichen und ihn für den technologischen Bedarf von Unternehmen und den häuslichen Bedarf nutzen.

Aufgrund der Tatsache, dass Dampf in Wärmekraftwerken die Turbine unter einem höheren Druck (5...7 atm) verlässt als in Kondensationskraftwerken (0,05...0,06 atm), ist die Stromerzeugung in ihnen pro 1 kg geringer von Dampf als in Brennwertkraftwerken. Der Gesamtheizwert des Brennstoffs ist viel größer und erreicht 80 %. Allerdings können Dampf und Warmwasser aus Wärmekraftwerken über Rohre nur in einem Umkreis von 12...15 km zu den Verbrauchern übertragen werden, was ihre Verbreitung deutlich einschränkt.

Kernkraftwerke sind im Wesentlichen auch Wärmekraftwerke, ihre Energiequelle ist jedoch Kernenergie, die bei der Spaltung der Atomkerne schwerer Elemente freigesetzt wird. Die Kernspaltung findet in einem speziellen Gerät statt – einem Reaktor, in dem eine große Menge Wärme freigesetzt wird. Das einfachste Diagramm eines Kernkraftwerks ist in Abbildung 8.1.3 dargestellt.

Es besteht aus einem Reaktor R, Dampfgenerator PG, Turbinen T, Stromgenerator G, Wärmetauscher-Kondensator Kr und Kreiselpumpen I.

Der Kernreaktor und der Dampferzeuger verfügen über einen biologischen Schutz BZ vor Strahlung. Die im Reaktor freigesetzte Wärme wird über Rohre mit einem flüssigen oder gasförmigen Kühlmittel dem Dampferzeuger zugeführt. Im Dampferzeuger wäscht das Kühlmittel die Rohre, in die Kondensat aus der Turbine von Pumpe I gepumpt wird, und das Kondensat wird wieder in Dampf umgewandelt, der in die Turbine eintritt, und das Kühlmittel wird über Pumpen in den Reaktor zurückgeführt. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Wärmekraftwerk verfügt ein Kernkraftwerk über einen geschlossenen Kreislauf radioaktiven Kühlmittels. Turbinen und andere Geräte, aus denen der zweite Kreislauf ohne Radioaktivität besteht, sind nur über einen Wärmetauscher-Dampferzeuger mit dem ersten verbunden.

Kernreaktoren gibt es in verschiedenen Typen. Als Beispiel präsentieren wir einige Daten eines Reaktors, der im Kernkraftwerk Nowoworonesch installiert ist. Es handelt sich um einen Stahlzylinder mit einer Höhe von mehr als Imi und einem Durchmesser von 3,8 m. Die Dicke der Wände des Körpers aus hochfestem Stahl beträgt 12 cm und seine Masse beträgt 200 Tonnen. Das Kühlmittel ist destilliert Wasser, das unter einem Druck von 100 at durch den Reaktor gepumpt wird. Dieses Wasser tritt mit einer Temperatur von 269 °C in den Reaktor ein und verlässt ihn mit einer Temperatur von 300 °C. Unter dem Einfluss des Kühlmittels entsteht im Dampferzeuger Dampf mit einem Druck von 47 atm, der den Dampfturbinen zugeführt wird.

Die Turbinen und Stromgeneratoren von Kernkraftwerken und konventionellen Wärmekraftwerken sind gleich.

Von Dampfturbinen angetriebene elektrische Generatoren werden Turbogeneratoren genannt. Dampfturbinen sind schnell: Ihre Rotoren entwickeln eine Frequenz P= 3000 min" 1 oder mehr. Daher muss der Rotor des Turbogenerators Frequenz erzeugen f = 50 Hz haben normalerweise ein Polpaar R:

Wasserkraftwerke (WKW) werden normalerweise an Flüssen gebaut (es gibt Kraftwerke, die die Gezeiten des Meeres nutzen). Für den Betrieb ist ein Unterschied im Wasserstand erforderlich. Dies wird durch den Bau von Staudämmen erreicht. An Flüssen mit steilen Ufern werden hohe Dämme (Hunderte Meter) gebaut, an flachen Flüssen mit abfallenden Ufern relativ niedrige Dämme (zig Meter). Die Umwandlung der Energie bewegten Wassers in mechanische Energie erfolgt in Wasserturbinen. Die Drehzahl hydraulischer Turbinen und damit auch die Drehzahl der daran angeschlossenen elektrischen Generatoren (Wasserstoffgeneratoren) liegt zwischen 60 und 750 min“ 1. Daher müssen Hydrogeneratoren mehrere Polpaare haben. Zum Beispiel die hydraulische Die Turbine des Wasserkraftwerks Uglitsch dreht sich mit einer Drehzahl von 62,5 min 1, der Generatorrotor verfügt über 48 Polpaare, um eine Frequenz von 50 Hz zu gewährleisten.

Die Kosten für den Bau von Wasserkraftwerken sind viel höher als die Kosten für Wärmekraftwerke, aber die von ihnen erzeugte elektrische Energie ist viel billiger als die von Wärmekraftwerken. Daher lohnen sich die hohen Kapitalinvestitionen für den Bau von Wasserkraftwerken durchaus.

Wasserkraftwerke können auch von lokaler Bedeutung sein, wenn sie an kleinen Flüssen für kleine Industriebetriebe und Siedlungen gebaut werden, die nicht durch Netze regionaler Kraftwerke abgedeckt sind. Ihre Leistung übersteigt in der Regel nicht mehrere hundert oder tausend Kilowatt.

Zu den örtlichen Stationen gehören Wind-, Lokomotiv- und Dieselstationen, die von Kollektiv- und Staatsbetrieben für den landwirtschaftlichen Bedarf gebaut wurden.

In der GUS befinden sich die weltweit größten thermischen, hydraulischen und nuklearen Kraftwerke. So erreicht die Leistung von Wärme- und Kernkraftwerken 4 Millionen kW und die Leistung des Wasserkraftwerks Krasnojarsk beträgt 6,4 Millionen kW.

Technologische Karte des Unterrichts.

Lektion 15. Produktion, Umwandlung, Verteilung, Akkumulation und Übertragung von Energie als Technologie

Lernziele:

Konzeptbildung: Erzeugung, Umwandlung, Verteilung, Akkumulation und Übertragung von Energie;

Aktualisierung von Informationen aus persönlicher Erfahrung;

Entwicklung des logischen Denkens;

Bildung von Fähigkeiten im Umgang mit Informationen;

Fähigkeit zur Gruppen- und Einzelarbeit.

Zeit organisieren

Kinder nehmen ihre Plätze ein und schauen nach Vorräten.

Persönliche UUD:

- Bildung von Selbstorganisationsfähigkeiten

Hausaufgaben überprüfen

Mündliche Befragung:

Was ist Technologie?

Welche Bedeutung hat Technologie für die Produktion?

Warum entstehen neue Technologien?

Kommunikative UUD:

Persönliche UUD:

Sprachentwicklung,

Unterrichtsziele formulieren

Das Thema unserer heutigen Lektion„Erzeugung, Umwandlung, Verteilung, Speicherung und Übertragung von Energie als Technologie“

Regulatorische UUD:

Fähigkeit, eine Lernaufgabe zu stellen

Erläuterung des Unterrichtsthemas

Alle technologischen Prozesse jeder Produktion sind mit Energieverbrauch verbunden.

Die wichtigste Rolle in einem Industrieunternehmen spielt elektrische Energie – die universellste Energieart, die die Hauptquelle mechanischer Energie darstellt.

Konvertierung Dabei entsteht Energie verschiedener Art in elektrische EnergieKraftwerke.

Kraftwerke sind Unternehmen oder Anlagen zur Stromerzeugung. Der Brennstoff für Kraftwerke sind natürliche Ressourcen – Kohle, Torf, Wasser, Wind, Sonne, Kernenergie usw.

Abhängig von der Art der umgewandelten Energie können Kraftwerke in die folgenden Haupttypen unterteilt werden: Wärmekraftwerke, Kernkraftwerke, Wasserkraftwerke, Windkraftwerke, Solarkraftwerke usw.

Der Großteil des Stroms (bis zu 80 %) wird in Wärmekraftwerken (Wärmekraftwerken) erzeugt. Der Prozess der Gewinnung elektrischer Energie in einem Wärmekraftwerk besteht aus der sequentiellen Umwandlung der Energie des verbrannten Brennstoffs in die Wärmeenergie des Wasserdampfs, der die Rotation einer Turbineneinheit (mit einem Generator verbundene Dampfturbine) antreibt. Die mechanische Rotationsenergie wird vom Generator in elektrische Energie umgewandelt. Der Brennstoff für Kraftwerke ist Kohle, Torf, Ölschiefer, Erdgas, Öl, Heizöl und Holzabfälle.

Kernkraftwerke (KKW) unterscheiden sich von einer herkömmlichen Dampfturbinenanlage dadurch, dass ein Kernkraftwerk den Prozess der Spaltung von Uran-, Plutonium-, Thorium- usw. Kernen als Ergebnis der Aufspaltung dieser Materialien in besondere Teile nutzt Geräte - Reaktoren, eine große Menge thermischer Energie wird freigesetzt.

Im Vergleich zu Wärmekraftwerken verbrauchen Kernkraftwerke eine geringe Menge Brennstoff. Solche Stationen können überall gebaut werden, weil Sie stehen in keinem Zusammenhang mit der Lage der natürlichen Brennstoffreserven. Darüber hinaus wird die Umwelt nicht durch Rauch, Asche, Staub und Schwefeldioxid belastet.

In Wasserkraftwerken (WKW) wird Wasserenergie mithilfe von hydraulischen Turbinen und daran angeschlossenen Generatoren in elektrische Energie umgewandelt.

Die Vorteile von Wasserkraftwerken sind ihr hoher Wirkungsgrad und die geringen Kosten der Stromerzeugung. Allerdings sollte man die hohen Kapitalkosten beim Bau von Wasserkraftwerken und den erheblichen Zeitaufwand für deren Bau berücksichtigen, der ihre lange Amortisationszeit bestimmt.

Eine Besonderheit beim Betrieb von Kraftwerken besteht darin, dass sie so viel Energie erzeugen müssen, wie aktuell zur Deckung der Last der Verbraucher, des Eigenbedarfs der Kraftwerke und der Verluste in den Netzen benötigt wird. Daher muss die Stationsausrüstung immer auf periodische Änderungen der Verbraucherlast im Tages- oder Jahresverlauf vorbereitet sein.

In Kraftwerken muss elektrische Energie erzeugt werdenaushändigen zu Orten seines Verbrauchs, vor allem zu großen Industriezentren des Landes, die viele Hundert und manchmal Tausende Kilometer von leistungsstarken Kraftwerken entfernt sind. Doch die Übertragung von Elektrizität reicht nicht aus. Es muss auf viele verschiedene Verbraucher verteilt werden – Industrieunternehmen, Verkehr, Wohngebäude usw. Die Übertragung erfolgt über Umspannwerke und Stromnetze.

Auch kurzfristige Unterbrechungen der Stromversorgung von Unternehmen führen zu Störungen im technologischen Prozess, zum Verderb von Produkten, zu Schäden an der Ausrüstung und zu irreparablen Verlusten. In manchen Fällen kann ein Stromausfall in Unternehmen zu Explosions- und Brandgefahr führen.

Verteilung Strom wird mithilfe elektrischer Leitungen erzeugt – einer Ansammlung von Drähten und Kabeln mit zugehörigen Befestigungs-, Stütz- und Schutzkonstruktionen.

Persönliche UUD:

- Festigung der Wissenskomponente

Sprachentwicklung

Fähigkeit, Ideen kurz zu formulieren

Fähigkeit, Beispiele aus eigener Erfahrung zu nennen

Entwicklung der Lesefähigkeiten

Verstärkendes Lehrmaterial

Beantworten Sie die Testfragen:

Was sind Wärmekraftwerke, Kernkraftwerke, Wasserkraftwerke?

Wo findet die Umwandlung verschiedener Energiearten in elektrische Energie statt?

Was ist der Vorteil eines Kernkraftwerks gegenüber einem Wärmekraftwerk?

Wie erfolgt die Stromübertragung?

Warum sind Unterbrechungen der Stromversorgung von Unternehmen gefährlich?

Kommunikative UUD:

Fähigkeit, zuzuhören und die Fehler anderer zu korrigierenPersönliche UUD:

Ausbildung von Schreibfähigkeiten

Entwicklung des logischen Denkens

Zusammenfassung der Lektion

Prüfungskontrolle, Benotung.

Persönliche UUD:

- Entwicklung des Selbstwertgefühls

Es ist schwer, die Bedeutung der Elektrizität zu überschätzen. Vielmehr unterschätzen wir es unbewusst. Schließlich werden fast alle Geräte um uns herum mit Strom betrieben. Über die Grundbeleuchtung muss nicht gesprochen werden. An der Stromerzeugung sind wir aber praktisch nicht interessiert. Woher kommt Strom und wie wird er gespeichert (und lässt sich generell sparen)? Wie viel kostet die Stromerzeugung eigentlich? Und wie sicher ist es für die Umwelt?

Wirtschaftliche Bedeutung

Aus der Schule wissen wir, dass die Stromversorgung einer der Hauptfaktoren für eine hohe Arbeitsproduktivität ist. Elektrische Energie ist der Kern aller menschlichen Aktivitäten. Es gibt keine einzige Branche, die darauf verzichten kann.

Die Entwicklung dieser Branche weist auf die hohe Wettbewerbsfähigkeit des Staates hin, charakterisiert die Wachstumsrate der Produktion von Gütern und Dienstleistungen und erweist sich fast immer als problematischer Wirtschaftszweig. Die Kosten für die Stromerzeugung sind häufig mit einer erheblichen Anfangsinvestition verbunden, die sich über viele Jahre hinweg amortisiert. Trotz aller Ressourcen ist Russland keine Ausnahme. Schließlich machen energieintensive Industrien einen erheblichen Teil der Wirtschaft aus.

Statistiken zeigen, dass die Stromproduktion Russlands im Jahr 2014 noch nicht das Niveau der sowjetischen Produktion von 1990 erreicht hat. Im Vergleich zu China und den USA produziert die Russische Föderation fünf- bzw. viermal weniger Strom. Warum passiert das? Das liegt auf der Hand, sagen Experten: die höchsten Nebenkosten.

Wer verbraucht Strom?

Die Antwort liegt natürlich auf der Hand: jeder Mensch. Aber jetzt interessieren wir uns für Industriewaagen, also für jene Branchen, die vor allem Strom benötigen. Der Hauptanteil entfällt auf die Industrie – etwa 36 %; Kraftstoff- und Energiekomplex (18 %) und der Wohnsektor (etwas mehr als 15 %). Die restlichen 31 % des erzeugten Stroms stammen aus nicht verarbeitenden Sektoren, dem Schienenverkehr und Netzverlusten.

Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Verbrauchsstruktur je nach Region deutlich variiert. So werden in Sibirien mehr als 60 % des Stroms tatsächlich von der Industrie und dem Brennstoff- und Energiekomplex verbraucht. Aber im europäischen Teil des Landes, wo sich eine größere Anzahl von Siedlungen befindet, ist der Wohnsektor der stärkste Verbraucher.

Kraftwerke sind das Rückgrat der Industrie

Die Stromerzeugung in Russland erfolgt durch fast 600 Kraftwerke. Die Leistung jedes einzelnen übersteigt 5 MW. Die Gesamtkapazität aller Kraftwerke beträgt 218 GW. Wie bekommen wir Strom? In Russland werden folgende Kraftwerkstypen eingesetzt:

• thermisch (ihr Anteil an der Gesamtproduktion beträgt etwa 68,5 %);
• hydraulisch (20,3 %);
• atomar (fast 11 %);
• alternativ (0,2 %).

Wenn es um alternative Stromquellen geht, kommen einem romantische Bilder von Windrädern und Sonnenkollektoren in den Sinn. Unter bestimmten Bedingungen und Standorten sind dies jedoch die rentabelsten Arten der Stromerzeugung.

Wärmekraftwerke

Historisch gesehen nehmen thermische Kraftwerke (TPPs) eine wichtige Rolle im Produktionsprozess ein. Auf dem Territorium Russlands werden Wärmekraftwerke zur Stromerzeugung nach folgenden Kriterien klassifiziert:

• Energiequelle – fossiler Brennstoff, Geothermie oder Solarenergie;
• Art der erzeugten Energie – Heizung, Kondensation.

Ein weiterer wichtiger Indikator ist der Grad der Beteiligung an der Abdeckung des Stromlastplans. Hier heben wir einfache Wärmekraftwerke mit einer Mindestbetriebszeit von 5000 Stunden pro Jahr hervor; Semi-Peak (sie werden auch als manövrierfähig bezeichnet) - 3000-4000 Stunden pro Jahr; Peak (wird nur während der Spitzenlastzeiten verwendet) – 1500–2000 Stunden pro Jahr.

Technologie zur Energiegewinnung aus Kraftstoff

Natürlich erfolgt die Produktion, Übertragung und Nutzung von Strom durch die Verbraucher hauptsächlich durch Wärmekraftwerke, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden. Sie zeichnen sich durch Produktionstechnologie aus:

• Dampfturbine;
• Diesel;
• Gasturbine;
• Dampf-Gas.

Am häufigsten sind Dampfturbineneinheiten. Sie werden mit allen Arten von Brennstoffen betrieben, darunter nicht nur Kohle und Gas, sondern auch Heizöl, Torf, Schiefer, Brennholz und Holzabfälle sowie verarbeitete Produkte.

Biokraftstoff

Das größte Stromerzeugungsvolumen findet im Surgut State District Power Plant-2 statt, dem leistungsstärksten nicht nur in der Russischen Föderation, sondern auf dem gesamten eurasischen Kontinent. Mit Erdgas betrieben, produziert es bis zu 5.600 MW Strom. Und von den Kohlekraftwerken hat das Reftinskaya GRES die größte Leistung – 3800 MW. Mehr als 3000 MW können auch von Kostroma und Surgutskaya GRES-1 bereitgestellt werden. Es ist zu beachten, dass sich die Abkürzung GRES seit der Zeit der Sowjetunion nicht verändert hat. Es steht für State District Power Plant.

Im Zuge der Branchenreform muss die Stromerzeugung und -verteilung in Wärmekraftwerken mit der technischen Umrüstung bestehender Kraftwerke und deren Umbau einhergehen. Zu den obersten Prioritäten gehört auch der Bau neuer Energieerzeugungskapazitäten.

Strom aus erneuerbaren Ressourcen

Mit Hilfe von Wasserkraftwerken gewonnener Strom ist ein wesentlicher Bestandteil der Stabilität des einheitlichen Energiesystems des Staates. Es sind Wasserkraftwerke, die die Stromproduktion innerhalb weniger Stunden steigern können.

Das große Potenzial der russischen Wasserkraft liegt darin, dass sich fast 9 % der weltweiten Wasserreserven auf dem Territorium des Landes befinden. In Bezug auf die Verfügbarkeit von Wasserressourcen ist dies der zweitgrößte Ort weltweit. Länder wie Brasilien, Kanada und die Vereinigten Staaten wurden abgehängt. Die weltweite Stromerzeugung durch Wasserkraftwerke wird dadurch etwas erschwert, dass die günstigsten Orte für ihren Bau deutlich von besiedelten Gebieten oder Industrieunternehmen entfernt sind.

Dennoch gelingt es dem Land dank der in Wasserkraftwerken erzeugten Elektrizität, rund 50 Millionen Tonnen Treibstoff einzusparen. Wenn es gelänge, das volle Potenzial der Wasserkraft auszuschöpfen, könnte Russland bis zu 250 Millionen Tonnen einsparen. Und dies ist bereits eine ernsthafte Investition in die Ökologie des Landes und die flexible Kapazität des Energiesystems.

Wasserkraftwerke

Der Bau von Wasserkraftwerken löst viele Probleme, die nicht mit der Energieerzeugung zusammenhängen. Dazu gehören die Schaffung von Wasserversorgungs- und Abwassersystemen für ganze Regionen sowie der Bau von Bewässerungsnetzen, die für die Landwirtschaft so notwendig sind, und der Hochwasserschutz usw. Letzteres ist übrigens von nicht geringer Bedeutung für die Sicherheit von Menschen.

Die Stromerzeugung, -übertragung und -verteilung erfolgt derzeit durch 102 Wasserkraftwerke mit einer Blockleistung von über 100 MW. Die Gesamtkapazität der russischen Wasserkraftwerke nähert sich 46 GW.

Stromerzeugerländer erstellen regelmäßig ihre Rankings. Damit belegt Russland bei der Stromerzeugung aus erneuerbaren Ressourcen weltweit den fünften Platz. Zu den bedeutendsten Objekten zählen das Wasserkraftwerk Zeya (es ist nicht nur das erste im Fernen Osten gebaute Kraftwerk, sondern auch ziemlich leistungsstark - 1330 MW), die Kraftwerkskaskade Wolga-Kama (die gesamte Produktion und Übertragung). der Stromerzeugung beträgt mehr als 10,5 GW), das Wasserkraftwerk Bureyskaya (2010 MW) usw. Ich möchte auch die kaukasischen Wasserkraftwerke erwähnen. Unter den mehreren Dutzend in dieser Region betriebenen Wasserkraftwerken sticht das neue (bereits in Betrieb genommene) Wasserkraftwerk Kashkhatau mit einer Leistung von mehr als 65 MW am meisten hervor.

Besondere Aufmerksamkeit verdienen auch die geothermischen Wasserkraftwerke Kamtschatkas. Dies sind sehr leistungsstarke und mobile Stationen.

Die leistungsstärksten Wasserkraftwerke

Wie bereits erwähnt, wird die Stromerzeugung und -nutzung durch die Abgelegenheit der Hauptverbraucher erschwert. Der Staat ist jedoch damit beschäftigt, diese Branche weiterzuentwickeln. Es werden nicht nur bestehende Wasserkraftwerke umgebaut, sondern auch neue gebaut. Sie müssen die Gebirgsflüsse des Kaukasus, die Hochwasserflüsse des Ural sowie die Ressourcen der Kola-Halbinsel und Kamtschatkas erschließen. Zu den leistungsstärksten zählen mehrere Wasserkraftwerke.

Sayano-Shushenskaya benannt nach. PS Neporozhniy wurde 1985 am Fluss Jenissei erbaut. Aufgrund von Umbau- und Reparaturarbeiten nach dem Unfall von 2009 hat die derzeitige Kapazität die geschätzten 6000 MW noch nicht erreicht.

Die Stromerzeugung und der Stromverbrauch im Wasserkraftwerk Krasnojarsk sind für die Aluminiumhütte Krasnojarsk bestimmt. Dies ist der einzige „Kunde“ des 1972 in Betrieb genommenen Wasserkraftwerks. Seine Auslegungskapazität beträgt 6000 MW. Das Wasserkraftwerk Krasnojarsk ist das einzige, auf dem ein Schiffshebewerk installiert ist. Es bietet regelmäßige Schifffahrt auf dem Fluss Jenissei.

Das Wasserkraftwerk Bratsk wurde bereits 1967 in Betrieb genommen. Sein Damm blockiert den Fluss Angara in der Nähe der Stadt Bratsk. Wie das Wasserkraftwerk Krasnojarsk deckt das Wasserkraftwerk Bratsk den Bedarf der Aluminiumhütte Bratsk. Alle 4.500 MW Strom gehen an ihn. Und der Dichter Jewtuschenko widmete diesem Wasserkraftwerk ein Gedicht.

Am Fluss Angara befindet sich ein weiteres Wasserkraftwerk – Ust-Ilimskaya (mit einer Leistung von knapp über 3800 MW). Der Bau begann 1963 und endete 1979. Gleichzeitig begann die Produktion von billigem Strom für die Hauptverbraucher: die Aluminiumhütten Irkutsk und Bratsk, das Flugzeugbauwerk Irkutsk.

Das Wasserkraftwerk Wolschskaja liegt nördlich von Wolgograd. Seine Kapazität beträgt knapp 2600 MW. Dieses größte Wasserkraftwerk Europas ist seit 1961 in Betrieb. Unweit von Toljatti ist das älteste der großen Wasserkraftwerke, Zhigulevskaya, in Betrieb. Es wurde bereits 1957 in Betrieb genommen. Die Leistung des Wasserkraftwerks beträgt 2330 MW und deckt den Strombedarf des zentralen Teils Russlands, des Urals und der mittleren Wolga.

Die für den Bedarf des Fernen Ostens notwendige Stromerzeugung erfolgt jedoch durch das Wasserkraftwerk Bureyskaya. Wir können sagen, dass es noch sehr „jung“ ist – die Inbetriebnahme erfolgte erst im Jahr 2002. Die installierte Leistung dieses Wasserkraftwerks beträgt 2010 MW Strom.

Experimentelle Offshore-Wasserkraftwerke

Zahlreiche Meeres- und Meeresbuchten verfügen auch über Wasserkraftpotenzial. Schließlich beträgt der Höhenunterschied bei Flut in den meisten von ihnen mehr als 10 Meter. Dadurch können riesige Energiemengen erzeugt werden. 1968 wurde die experimentelle Gezeitenstation Kislogubskaya eröffnet. Seine Leistung beträgt 1,7 MW.

Friedliches Atom

Die russische Kernenergie ist eine Vollzyklustechnologie: von der Gewinnung von Uranerzen bis zur Stromerzeugung. Heute verfügt das Land über 33 Kraftwerksblöcke in 10 Kernkraftwerken. Die insgesamt installierte Leistung beträgt knapp über 23 MW.

Die maximale Stromerzeugung des Kernkraftwerks erfolgte im Jahr 2011. Der Wert lag bei 173 Milliarden kWh. Die Pro-Kopf-Stromproduktion aus Kernkraftwerken stieg im Vergleich zum Vorjahr um 1,5 %.

Die vorrangige Richtung bei der Entwicklung der Kernenergie ist natürlich die Betriebssicherheit. Aber auch Kernkraftwerke spielen eine bedeutende Rolle im Kampf gegen die globale Erwärmung. Umweltschützer sprechen ständig darüber und betonen, dass nur in Russland die Kohlendioxidemissionen in die Atmosphäre um 210 Millionen Tonnen pro Jahr reduziert werden können.

Die Kernenergie entwickelte sich hauptsächlich im Nordwesten und im europäischen Teil Russlands. Im Jahr 2012 erzeugten alle Kernkraftwerke etwa 17 % des gesamten erzeugten Stroms.

Kernkraftwerke in Russland

Das größte Atomkraftwerk Russlands befindet sich in der Region Saratow. Die Jahreskapazität des KKW Balakowo beträgt 30 Milliarden kWh Strom. Im Kernkraftwerk Beloyarsk (Gebiet Swerdlowsk) ist derzeit nur der 3. Block in Betrieb. Aber das erlaubt uns, es als eines der mächtigsten zu bezeichnen. Dank eines schnellen Neutronenreaktors werden 600 MW Strom gewonnen. Es ist erwähnenswert, dass dies das weltweit erste Kraftwerk für schnelle Neutronen war, das zur Stromerzeugung im industriellen Maßstab installiert wurde.

In Tschukotka ist das Kernkraftwerk Bilibino installiert, das 12 MW Strom produziert. Und das Kernkraftwerk Kalinin kann als kürzlich gebaut gelten. Die erste Einheit wurde 1984 in Betrieb genommen, die letzte (vierte) erst 2010. Die Gesamtleistung aller Kraftwerksblöcke beträgt 1000 MW. Im Jahr 2001 wurde das Kernkraftwerk Rostow gebaut und in Betrieb genommen. Seit der Anbindung des zweiten Kraftwerksblocks im Jahr 2010 beträgt die installierte Leistung mehr als 1000 MW und die Kapazitätsauslastung beträgt 92,4 %.

Windenergie

Das wirtschaftliche Potenzial der russischen Windenergie wird auf 260 Milliarden kWh pro Jahr geschätzt. Das sind fast 30 % des gesamten heute produzierten Stroms. Die Kapazität aller im Land betriebenen Windkraftanlagen beträgt 16,5 MW Energie.

Besonders günstig für die Entwicklung dieser Industrie sind Regionen wie die Meeresküsten, Vorgebirge und Bergregionen des Urals und des Kaukasus.