Základné technológie výroby a prenosu elektrickej energie. Technologická mapa vyučovacej hodiny techniky na tému „Výroba, transformácia, distribúcia, akumulácia a prenos energie ako technológia“ (5. ročník)
Elektrická energia má oproti všetkým ostatným typom energie nepopierateľné výhody. Dá sa prenášať drôtom na veľké vzdialenosti s relatívne nízkymi stratami a pohodlne distribuovať medzi spotrebiteľov. Hlavná vec je, že túto energiu možno pomocou pomerne jednoduchých zariadení ľahko premeniť na akékoľvek iné formy: mechanickú, vnútornú (ohrievanie telies), svetelnú energiu. Elektrická energia má oproti všetkým ostatným typom energie nepopierateľné výhody. Dá sa prenášať drôtom na veľké vzdialenosti s relatívne nízkymi stratami a pohodlne distribuovať medzi spotrebiteľov. Hlavná vec je, že túto energiu možno pomocou pomerne jednoduchých zariadení ľahko premeniť na akékoľvek iné formy: mechanickú, vnútornú (ohrievanie telies), svetelnú energiu.
Výhoda elektrickej energie Dá sa prenášať cez drôty Dá sa prenášať cez drôty Dá sa transformovať Dá sa transformovať Ľahko sa premieňa na iné druhy energie Ľahko sa premieňa na iné druhy energie Ľahko sa získava z iných druhov energie Ľahko sa získava z iných druhov energie
Generátor - Zariadenie, ktoré premieňa energiu jedného alebo druhého druhu na elektrickú energiu. Zariadenie, ktoré premieňa energiu jedného alebo druhého druhu na elektrickú energiu. Generátory zahŕňajú galvanické články, elektrostatické stroje, termočlánky, solárne batérie Generátory zahŕňajú galvanické články, elektrostatické stroje, termočlánky, solárne batérie
Prevádzka generátora Energia môže byť generovaná buď otáčaním cievky v poli permanentného magnetu, alebo umiestnením cievky do meniaceho sa magnetického poľa (otáčanie magnetu, pričom cievka zostáva v pokoji). Energia môže byť generovaná buď otáčaním cievky v poli permanentného magnetu, alebo umiestnením cievky do meniaceho sa magnetického poľa (otáčaním magnetu, pričom cievka zostáva nehybná).
Význam generátora pri výrobe elektrickej energie Najdôležitejšie časti generátora sú vyrábané s veľkou presnosťou. Nikde v prírode neexistuje taká kombinácia pohyblivých častí, ktorá dokáže generovať elektrickú energiu tak nepretržite a ekonomicky. Najdôležitejšie časti generátora sú vyrobené s veľkou presnosťou. Nikde v prírode neexistuje taká kombinácia pohyblivých častí, ktorá dokáže generovať elektrickú energiu tak nepretržite a ekonomicky
Ako funguje transformátor? Skladá sa z uzavretého oceľového jadra zostaveného z platní, na ktorých sú umiestnené dve cievky s vinutím drôtu. Primárne vinutie je pripojené k zdroju striedavého napätia. K sekundárnemu vinutiu je pripojená záťaž.
Jadrové elektrárne produkujú 17 % celosvetovej produkcie. Na začiatku 21. storočia je v prevádzke 250 jadrových elektrární, v prevádzke je 440 energetických blokov. Najviac USA, Francúzsko, Japonsko, Nemecko, Rusko, Kanada. Uránový koncentrát (U3O8) sa sústreďuje v týchto krajinách: Kanada, Austrália, Namíbia, USA, Rusko. Jadrové elektrárne
Porovnanie typov elektrární Typy elektrární Emisie škodlivých látok do ovzdušia, kg obsadená plocha Spotreba čistej vody m 3 Vypúšťanie špinavej vody, m 3 Náklady na ochranu životného prostredia % KVET: uhlie 251,5600,530 KVET: vykurovací olej 150,8350 ,210 HPP NPP--900 550 WPP10--1 SPP-2---BES10-200 210
Kategória K: Elektroinštalačné práce
Výroba elektrickej energie
Elektrická energia (elektrina) je najvyspelejší druh energie a využíva sa vo všetkých oblastiach a odvetviach materiálovej výroby. Medzi jeho výhody patrí možnosť prenosu na veľké vzdialenosti a premeny na iné druhy energie (mechanická, tepelná, chemická, svetelná atď.).
Elektrická energia sa vyrába v špeciálnych podnikoch - elektrárňach, ktoré premieňajú iné druhy energie na elektrickú energiu: chemickú, palivovú, vodnú, veternú, slnečnú, jadrovú energiu.
Schopnosť prenášať elektrickú energiu na veľké vzdialenosti umožňuje stavať elektrárne v blízkosti lokalít s palivom alebo na riekach s vysokou vodou, čo je ekonomickejšie ako preprava veľkého množstva paliva do elektrární umiestnených v blízkosti spotrebiteľov elektriny.
Podľa druhu využívanej energie sa elektrárne delia na tepelné, hydraulické a jadrové. Elektrárne využívajúce veternú energiu a solárne teplo sú stále nízkoenergetické zdroje elektriny, ktoré nemajú priemyselný význam.
Tepelné elektrárne využívajú tepelnú energiu získanú spaľovaním tuhého paliva (uhlie, rašelina, živičná bridlica), kvapalného (topný olej) a plynného (zemný plyn, v hutníckych prevádzkach - vysokopecného a koksárenského plynu) v kotlových peciach.
Tepelná energia sa otáčaním turbíny mení na mechanickú energiu, ktorá sa v generátore pripojenom k turbíne mení na elektrickú energiu. Generátor sa stáva zdrojom elektrickej energie. Tepelné elektrárne sa rozlišujú podľa typu primárneho motora: parná turbína, parný stroj, spaľovací motor, lokomobil, plynová turbína. Okrem toho sa elektrárne s parnými turbínami delia na kondenzačné a teplárne. Kondenzačné stanice dodávajú spotrebiteľom iba elektrickú energiu. Odpadová para prechádza chladiacim cyklom a mení sa na kondenzát a opäť sa privádza do kotla.
Dodávku tepla a elektriny spotrebiteľom zabezpečujú teplárne nazývané kombinované teplárne (KVET). Na týchto staniciach sa tepelná energia len čiastočne premieňa na elektrickú energiu a vynakladá sa najmä na zásobovanie priemyselných podnikov a iných spotrebiteľov v tesnej blízkosti elektrární parou a horúcou vodou.
Vodné elektrárne (VVE) sú postavené na riekach, ktoré sú pre elektrárne nevyčerpateľným zdrojom energie. Pretekajú z vrchovín do nížin, a preto sú schopné vykonávať mechanickú prácu. Vodné elektrárne sú postavené na horských riekach s využitím prirodzeného tlaku vody. Na nížinných riekach sa tlak vytvára umelo výstavbou priehrad, v dôsledku rozdielu hladín na oboch stranách priehrady. Primárnymi motormi vo vodných elektrárňach sú hydraulické turbíny, v ktorých sa energia prúdu vody premieňa na mechanickú energiu.
Voda roztáča obežné koleso hydraulickej turbíny a generátor, pričom mechanická energia hydraulickej turbíny sa premieňa na elektrickú energiu generovanú generátorom. Výstavba vodnej elektrárne rieši okrem problému výroby elektriny aj komplex ďalších problémov národohospodárskeho významu - zlepšenie splavnosti riek, zavlažovanie a zavlažovanie vyprahnutých území, zlepšenie zásobovania miest a priemyselných podnikov vodou. .
Jadrové elektrárne (JE) sú klasifikované ako tepelné parné turbínové stanice, ktoré nepracujú na organické palivo, ale využívajú ako zdroj energie teplo získané pri štiepení jadier atómov jadrového paliva (paliva) - uránu alebo plutónia. V jadrových elektrárňach plnia úlohu kotlových jednotiek jadrové reaktory a parogenerátory.
Dodávka elektriny spotrebiteľom sa uskutočňuje predovšetkým z elektrických sietí spájajúcich množstvo elektrární. Paralelná prevádzka elektrární na spoločnej elektrickej sieti zabezpečuje racionálne rozloženie záťaže medzi elektrárňami, najhospodárnejšiu výrobu elektriny, lepšie využitie inštalovaného výkonu staníc, zvýšenú spoľahlivosť napájania spotrebiteľov a dodávku elektriny do s normálnymi indikátormi kvality vo frekvencii a napätí.
Potreba unifikácie je spôsobená nerovnomerným zaťažením elektrární. Dopyt spotrebiteľov po elektrine sa dramaticky mení nielen počas dňa, ale aj v rôznych obdobiach roka. V zime sa zvyšuje spotreba elektriny na osvetlenie. V poľnohospodárstve je v lete potrebná elektrina vo veľkých množstvách na poľné práce a zavlažovanie.
Rozdiel v miere vyťaženia staníc je badateľný najmä vtedy, keď sú oblasti spotreby elektriny od seba výrazne vzdialené v smere z východu na západ, čo sa vysvetľuje rozdielnym načasovaním hodinového ranného a večerného maximálneho zaťaženia. Na zabezpečenie spoľahlivého napájania spotrebiteľov a plnohodnotnejšieho využitia výkonu elektrární pracujúcich v rôznych režimoch sa tieto spájajú do energetických alebo elektrických systémov využívajúcich vysokonapäťové elektrické siete.
Súbor elektrární, elektrických vedení a vykurovacích sietí, ako aj prijímačov elektrickej a tepelnej energie, spojených do jedného spoločným režimom a kontinuitou procesu výroby a spotreby elektrickej a tepelnej energie, sa nazýva energetický systém (energetický systém). Súčasťou elektrickej siete je elektrický systém pozostávajúci z rozvodní a elektrických vedení rôznych napätí.
Energetické systémy jednotlivých regiónov sú zas prepojené na paralelnú prevádzku a tvoria veľké systémy, napríklad Jednotný energetický systém (UES) európskej časti ZSSR, integrované systémy Sibíri, Kazachstanu, Strednej Ázie atď. .
Kombinované teplárne a závodné elektrárne sú zvyčajne pripojené k elektrickej sieti najbližšej elektrizačnej sústavy cez generátorové napäťové vedenia 6 a 10 kV alebo vyššie napäťové vedenia (35 kV a vyššie) cez transformátorové rozvodne. Energia generovaná výkonnými regionálnymi elektrárňami sa prenáša do elektrickej siete na zásobovanie spotrebiteľov prostredníctvom vysokonapäťových vedení (110 kV a viac).
- Výroba elektrickej energie
Elektrická energia pre potreby priemyselných podnikov v obytných oblastiach sa vyrába v elektrárňach. Na týchto staniciach sa premieňa energia vody, paliva, jadrovej energie atď. do elektrickej energie. V tomto procese premeny energie možno rozlíšiť dva hlavné stupne: najprv sa primárna energia v rôznych typoch motorov premení na mechanickú energiu a potom sa mechanická energia v elektromagnetických generátoroch premení na elektrickú energiu.
Podľa druhu premenenej prírodnej energie sa elektrárne delia na hydraulické, tepelné, jadrové atď., V závislosti od výkonu (a účelu) sa nazývajú regionálne a miestne. Miestne elektrárne majú na rozdiel od regionálnych obmedzený dosah a relatívne nízky výkon.
V regionálnych elektrárňach sú inštalované generátory trojfázového striedavého prúdu. Miestne stanice môžu mať aj generátory jednosmerného prúdu.
Hlavným typom tepelných elektrární sú elektrárne s parnými turbínami, ktoré sa stavajú na palivových miestach (uhlie, rašelina, bridlica, plyn atď.), zvyčajne v značnej vzdialenosti od spotrebiteľa.
Stanice parných turbín, ktoré vyrábajú iba elektrickú energiu, sa nazývajú tepelné elektrárne (TES). V nich sa para odsávaná v turbínach kondenzuje v špeciálnych zariadeniach a privádza sa späť do kotla. Preto sa takéto stanice často nazývajú kondenzačné. Zjednodušená schéma kondenzačnej elektrárne je na obrázku 8.1.1.
Para z kotla TO pod tlakom 24 MPa a teplote 838 °K vstupuje potrubím do turbíny T, kde sa významná časť vnútornej energie pary premieňa na mechanickú energiu rotora turbíny. Z turbíny para vstupuje do výmenníka tepla-kondenzátora Kr, kde sa vplyvom tečúcej vody ochladzuje a kondenzuje. Kondenzát pomocou odstredivého čerpadla N opäť vstupuje do kotla.
Mechanická energia turbíny v generátore G sa premieňa na elektrickú energiu, ktorá je dodávaná spotrebiteľom prostredníctvom vysokonapäťových vedení a rozvodných sietí. Diagram strát energie v procese jej premeny, prenosu a distribúcie je na obrázku 8.1.2.
Energia paliva vstupujúceho do kotla sa berie ako 100%. Energetické straty v moderných parných kotloch sú približne 1,5%, v turbíne - 55% a v generátore - 0,5%. Časť energie generátora (3%) sa využíva pre vlastnú potrebu stanice na elektrický pohon čerpadiel, rôznych mechanizmov a osvetlenia. Účinnosť modernej elektrárne s parnou turbínou je teda 40 %.
Existujú elektrické tepelné stanice, ktoré súčasne zásobujú spotrebiteľov parou a horúcou vodou spolu s elektrickou energiou. Ide o takzvané kombinované teplárne (KVET). Používajú špeciálne vykurovacie parné turbíny, ktoré umožňujú predbežný výber pary, ktorá ešte nie je úplne vyčerpaná, a používajú ju pre technologické potreby podnikov a domáce potreby.
Vzhľadom na to, že v tepelných elektrárňach para opúšťa turbínu pod vyšším tlakom (5...7 atm) ako v kondenzačných elektrárňach (0,05...0,06 atm), výroba elektriny v nich je nižšia na 1 kg. pary ako v kondenzačných elektrárňach. Celkové užitočné využitie výhrevnosti paliva je oveľa väčšie a dosahuje 80 %. Para a horúca voda z tepelných elektrární sa však môže k spotrebiteľom prenášať potrubím len v okruhu 12... 15 km, čo výrazne obmedzuje ich distribúciu.
Jadrové elektrárne sú v podstate tiež tepelné stanice, ale zdrojom energie v nich je jadrová energia, ktorá sa uvoľňuje pri štiepení jadier atómov ťažkých prvkov. Jadrové štiepenie prebieha v špeciálnom zariadení – reaktore, kde sa uvoľňuje veľké množstvo tepla. Najjednoduchšia schéma jadrovej elektrárne je znázornená na obrázku 8.1.3.
Pozostáva z reaktora R, parný generátor PG, turbíny T, elektrický generátor G, výmenník tepla-kondenzátor Kr a odstredivé čerpadlá I.
Jadrový reaktor a parogenerátor majú biologickú ochranu BZ zo žiarenia. Teplo uvoľnené v reaktore sa dodáva potrubím do parogenerátora pomocou kvapalného alebo plynného chladiva. V parogenerátore chladivo premýva potrubia, do ktorých je čerpadlom I čerpaný kondenzát z turbíny a kondenzát sa opäť mení na paru vstupujúcu do turbíny a chladivo sa pomocou čerpadiel vracia späť do reaktora. Na rozdiel od klasickej tepelnej elektrárne má jadrová elektráreň uzavretý okruh rádioaktívneho chladiva. Turbíny a ďalšie zariadenia, ktoré tvoria druhý okruh, bez rádioaktivity, sú pripojené k prvému iba cez parný výmenník tepla.
Jadrové reaktory prichádzajú v rôznych typoch. Ako príklad uvádzame niektoré údaje z reaktora inštalovaného v Novovoronežskej JE. Ide o oceľový valec s výškou viac ako Imi a priemerom 3,8 m Hrúbka stien tela z vysokopevnostnej ocele je 12 cm a jeho hmotnosť je 200 ton voda, ktorá sa čerpá cez reaktor pod tlakom 100 at. Táto voda vstupuje do reaktora pri teplote 269 °C a opúšťa ho pri teplote 300 °C. Vplyvom chladiacej kvapaliny sa v parogenerátore vytvára para s tlakom 47 atm, ktorá sa dodáva do parných turbín.
Turbíny a elektrické generátory jadrových a klasických tepelných elektrární sú rovnaké.
Elektrické generátory poháňané parnými turbínami sa nazývajú turbogenerátory. Parné turbíny sú rýchle: Ich rotory vyvíjajú frekvenciu P= 3000 min" 1 alebo viac. Preto rotor turbogenerátora na vytvorenie frekvencie f = 50 Hz má zvyčajne jeden pár pólov R:
Vodné elektrárne (VVE) sú zvyčajne postavené na riekach (existujú stanice, ktoré využívajú morské prílivy). Na fungovanie vyžadujú rozdiel vo vodnej hladine. To sa dosiahne výstavbou priehrad. Vysoké priehrady (stovky metrov) sú postavené na riekach so strmými brehmi a relatívne nízke priehrady (desiatky metrov) sú postavené na plochých riekach so šikmými brehmi. K premene energie pohybujúcej sa vody na mechanickú energiu dochádza v hydraulických turbínach. Rýchlosť otáčania hydraulických turbín a tým aj rýchlosť k nim pripojených elektrických generátorov (vodíkových generátorov) sa pohybuje od 60 do 750 min" 1. Hydrogenerátory preto musia mať niekoľko párov pólov. Napríklad hydraulické turbína vo vodnej elektrárni Uglich sa otáča rýchlosťou 62,5 min 1, rotor generátora má 48 párov pólov pre zabezpečenie frekvencie 50 Hz.
Náklady na výstavbu vodných elektrární sú oveľa vyššie ako náklady na tepelné elektrárne, ale elektrická energia, ktorú vyrábajú, je oveľa lacnejšia ako v tepelných elektrárňach. Preto sa veľké kapitálové investície vynaložené na výstavbu vodných elektrární plne oplatia.
Vodné elektrárne môžu mať aj lokálny význam, ak sú postavené na malých riekach pre malé priemyselné podniky a sídla nepokryté sieťami regionálnych staníc. Ich výkon zvyčajne nepresahuje niekoľko stoviek alebo tisíc kilowattov.
Miestne stanice zahŕňajú veterné, lokomotívne a dieselové stanice postavené kolektívnymi a štátnymi farmami pre poľnohospodárske potreby.
SNŠ je domovom najväčších svetových tepelných, hydraulických a jadrových elektrární. Kapacita tepelných a jadrových elektrární teda dosahuje 4 milióny kW a kapacita vodnej elektrárne Krasnojarsk je 6,4 milióna kW.
Technologická mapa lekcie.
Lekcia 15. Výroba, transformácia, distribúcia, akumulácia a prenos energie ako technológia
Ciele lekcie:
Tvorba pojmov: výroba, transformácia, distribúcia, akumulácia a prenos energie;
Aktualizácia informácií z osobných skúseností;
Rozvoj logického myslenia;
Formovanie zručností pri práci s informáciami;
Schopnosť pracovať v skupinách aj individuálne.
1Organizovanie času
Deti si sadnú na svoje miesta a skontrolujú zásoby.
Osobné UUD:
- formovanie schopností sebaorganizácie
Kontrola domácich úloh
Ústny prieskum:
čo je technológia?
Aký význam má technológia pre výrobu?
Prečo vznikajú nové technológie?
Komunikatívne UUD:
Osobné UUD:
Vývoj reči,
Formulovanie cieľov lekcie
Téma našej dnešnej hodiny„Výroba, transformácia, distribúcia, akumulácia a prenos energie ako technológia“
Regulačné UUD:
Schopnosť stanoviť učebnú úlohu
Vysvetlenie témy lekcie
Všetky technologické procesy akejkoľvek výroby sú spojené so spotrebou energie.
Najdôležitejšiu úlohu v priemyselnom podniku zohráva elektrická energia - najuniverzálnejší druh energie, ktorá je hlavným zdrojom mechanickej energie.
Konverzia energie rôzneho druhu na elektrickú energiu sa vyskytuje prielektrárne.
Elektrárne sú podniky alebo zariadenia určené na výrobu elektriny. Palivom pre elektrárne sú prírodné zdroje – uhlie, rašelina, voda, vietor, slnko, jadrová energia atď.
Podľa druhu premieňanej energie možno elektrárne rozdeliť na tieto hlavné typy: tepelné, jadrové, vodné elektrárne, veterné, solárne atď.
Prevažná časť elektriny (až 80 %) sa vyrába v tepelných elektrárňach (TPP). Proces získavania elektrickej energie v tepelnej elektrárni spočíva v postupnej premene energie spaľovaného paliva na tepelnú energiu vodnej pary, ktorá poháňa rotáciu turbínového agregátu (parná turbína spojená s generátorom). Mechanická energia rotácie je generátorom premenená na elektrickú energiu. Palivom pre elektrárne je uhlie, rašelina, ropná bridlica, zemný plyn, ropa, vykurovací olej a drevný odpad.
Jadrové elektrárne (JE) sa líšia od klasickej parnej turbínovej stanice tým, že jadrová elektráreň využíva ako zdroj energie proces štiepenia jadier uránu, plutónia, tória a pod., v dôsledku štiepenia týchto materiálov v špeciálnych zariadení – reaktorov, sa uvoľňuje obrovské množstvo tepelnej energie.
V porovnaní s tepelnými elektrárňami spotrebujú jadrové elektrárne malé množstvo paliva. Takéto stanice môžu byť postavené kdekoľvek, pretože nesúvisia s polohou prírodných zásob paliva. Navyše životné prostredie neznečisťuje dym, popol, prach a oxid siričitý.
Vo vodných elektrárňach (VE) sa vodná energia premieňa na elektrickú energiu pomocou hydraulických turbín a generátorov, ktoré sú k nim pripojené.
Výhodou vodných elektrární je ich vysoká účinnosť a nízke náklady na vyrobenú elektrinu. Treba však brať do úvahy vysoké investičné náklady pri výstavbe vodných elektrární a značný čas potrebný na ich výstavbu, ktorý určuje ich dlhú dobu návratnosti.
Zvláštnosťou prevádzky elektrární je, že musia vyrábať toľko energie, koľko je v súčasnosti potrebné na pokrytie zaťaženia spotrebiteľov, vlastných potrieb staníc a strát v sieťach. Staničné zariadenia preto musia byť vždy pripravené na periodické zmeny zaťaženia spotrebiteľov počas dňa alebo roka.
Elektrická energia vyrobená v elektrárňach musí byťodovzdať do miest jeho spotreby, predovšetkým do veľkých priemyselných centier krajiny, ktoré sú od výkonných elektrární vzdialené mnoho stoviek a niekedy aj tisíce kilometrov. Prenášať elektrinu však nestačí. Musí byť distribuovaný medzi mnohých rôznych spotrebiteľov – priemyselné podniky, doprava, obytné budovy atď. K prenosu dochádza cez transformátorové rozvodne a elektrické siete.
Prerušenia dodávky energie do podnikov, aj krátkodobé, vedú k poruchám v technologickom procese, znehodnoteniu výrobkov, poškodeniu zariadení a nenapraviteľným stratám. V niektorých prípadoch môže výpadok prúdu spôsobiť výbuch a nebezpečenstvo požiaru v podnikoch.
Distribúcia Elektrina sa vyrába pomocou elektrického vedenia - súboru drôtov a káblov s príslušnými upevňovacími, nosnými a ochrannými konštrukciami.
Osobné UUD:
- konsolidácia vedomostnej zložky
Vývoj reči
Schopnosť stručne formulovať myšlienky
Schopnosť uviesť príklady z vlastnej skúsenosti
Rozvoj čitateľských zručností
Posilňujúci vzdelávací materiál
Odpovedzte na testovacie otázky:
Čo sú tepelné elektrárne, jadrové elektrárne, vodné elektrárne?
Kde prebieha premena rôznych druhov energie na elektrickú energiu?
Aká je výhoda jadrovej elektrárne oproti tepelnej?
Ako prebieha prenos elektriny?
Prečo sú prerušenia dodávky energie do podnikov nebezpečné?
Komunikatívne UUD:
Schopnosť počúvať a napravovať chyby druhýchOsobné UUD:
Formovanie písacích zručností
Rozvoj logického myslenia
Zhrnutie lekcie
Kontrola testu, klasifikácia.
Osobné UUD:
- rozvoj sebaúcty
Je ťažké preceňovať význam elektriny. Skôr to podvedome podceňujeme. Takmer všetky zariadenia okolo nás totiž bežia na elektrinu. O základnom osvetlení sa netreba baviť. Ale výroba elektriny nás prakticky nezaujíma. Odkiaľ pochádza elektrina a ako sa skladuje (a vôbec, dá sa ušetriť)? Koľko vlastne stojí výroba elektriny? A nakoľko je to bezpečné pre životné prostredie?
Ekonomický význam
Zo školy vieme, že napájanie je jedným z hlavných faktorov dosahovania vysokej produktivity práce. Elektrická energia je jadrom všetkej ľudskej činnosti. Neexistuje jediné odvetvie, ktoré by sa bez nej zaobišlo.
Rozvoj tohto odvetvia naznačuje vysokú konkurencieschopnosť štátu, charakterizuje tempo rastu produkcie tovarov a služieb a takmer vždy sa ukazuje ako problematické odvetvie ekonomiky. Náklady na výrobu elektriny často zahŕňajú významnú počiatočnú investíciu, ktorá sa vráti počas mnohých rokov. Napriek všetkým svojim zdrojom Rusko nie je výnimkou. Koniec koncov, energeticky náročné odvetvia tvoria významný podiel na ekonomike.
Štatistiky nám hovoria, že v roku 2014 ruská výroba elektriny ešte nedosiahla úroveň sovietskeho roku 1990. V porovnaní s Čínou a USA vyrába Ruská federácia – respektíve – 5, respektíve 4 krát menej elektriny. Prečo sa to deje? Odborníci tvrdia, že je to zrejmé: najvyššie nevýrobné náklady.
Kto spotrebúva elektrinu
Samozrejme, odpoveď je zrejmá: každý človek. Teraz nás však zaujímajú priemyselné váhy, čo znamená tie odvetvia, ktoré primárne potrebujú elektrinu. Hlavný podiel pripadá na priemysel – asi 36 %; Palivový a energetický komplex (18 %) a rezidenčný sektor (niečo viac ako 15 %). Zvyšných 31 % vyrobenej elektriny pochádza z nevýrobných sektorov, železničnej dopravy a sieťových strát.
Je potrebné vziať do úvahy, že štruktúra spotreby sa výrazne líši v závislosti od regiónu. Na Sibíri teda viac ako 60 % elektriny skutočne využíva priemysel a palivový a energetický komplex. Ale v európskej časti krajiny, kde sa nachádza väčší počet sídiel, je najsilnejším spotrebiteľom rezidenčný sektor.
Elektrárne sú chrbtovou kosťou priemyslu
Výrobu elektriny v Rusku zabezpečuje takmer 600 elektrární. Výkon každého presahuje 5 MW. Celková kapacita všetkých elektrární je 218 GW. Ako získame elektrinu? V Rusku sa používajú tieto typy elektrární:
- tepelné (ich podiel na celkovej produkcii je cca 68,5 %);
- hydraulické (20,3 %);
- atómový (takmer 11 %);
- alternatíva (0,2 %).
Keď sa povie alternatívne zdroje elektriny, napadnú ma romantické obrázky veterných turbín a solárnych panelov. V určitých podmienkach a lokalitách sú to však najziskovejšie typy výroby elektriny.
Tepelné elektrárne
Historicky zaujímali tepelné elektrárne (TPP) hlavné miesto vo výrobnom procese. Na území Ruska sú tepelné elektrárne zabezpečujúce výrobu elektriny klasifikované podľa nasledujúcich kritérií:
- zdroj energie – fosílne palivá, geotermálna alebo solárna energia;
- druh vyrobenej energie – vykurovanie, kondenzácia.
Ďalším dôležitým ukazovateľom je miera účasti na pokrytí harmonogramu elektrického zaťaženia. Tu uvádzame základné tepelné elektrárne s minimálnou prevádzkovou dobou 5000 hodín ročne; pološpičkový (nazývajú sa aj manévrovateľné) - 3 000 - 4 000 hodín ročne; špička (používa sa len počas špičkových hodín) – 1500-2000 hodín ročne.
Technológia výroby energie z paliva
Samozrejme, hlavne výroba, prenos a využitie elektriny spotrebiteľmi sa deje prostredníctvom tepelných elektrární na fosílne palivá. Vyznačujú sa výrobnou technológiou:
- parná turbína;
- diesel;
- plynová turbína;
- paroplyn.
Jednotky parnej turbíny sú najbežnejšie. Prevádzkujú všetky druhy palív, nielen uhlie a plyn, ale aj vykurovací olej, rašelinu, bridlicu, palivové drevo a drevný odpad, ako aj spracované produkty.
Organické palivo
Najväčší objem výroby elektriny sa vyskytuje v štátnej okresnej elektrárni Surgut-2, najvýkonnejšej nielen v Ruskej federácii, ale aj na celom euroázijskom kontinente. Na zemný plyn vyrobí až 5 600 MW elektriny. A spomedzi tých uhoľných má najväčší výkon Reftinskaya GRES – 3800 MW. Viac ako 3000 MW môže poskytnúť aj Kostroma a Surgutskaya GRES-1. Treba poznamenať, že skratka GRES sa od čias Sovietskeho zväzu nezmenila. Je to skratka pre State District Power Plant.
Výrobu a distribúciu elektriny v tepelných elektrárňach musí počas reformy priemyslu sprevádzať technické dovybavenie existujúcich staníc a ich rekonštrukcia. Medzi hlavné priority patrí aj výstavba nových kapacít na výrobu energie.
Elektrina z obnoviteľných zdrojov
Elektrina získaná pomocou vodných elektrární je základným prvkom stability jednotného energetického systému štátu. Práve vodné elektrárne dokážu zvýšiť objem výroby elektriny v priebehu niekoľkých hodín.
Veľký potenciál ruskej vodnej energie spočíva v tom, že na území krajiny sa nachádza takmer 9 % svetových zásob vody. Ide o druhé miesto na svete z hľadiska dostupnosti vodných zdrojov. Krajiny ako Brazília, Kanada a Spojené štáty zostali pozadu. Výrobu elektriny vo svete prostredníctvom vodných elektrární trochu komplikuje skutočnosť, že najpriaznivejšie miesta na ich výstavbu sú výrazne vzdialené od obývaných oblastí alebo priemyselných podnikov.
Vďaka elektrine vyrobenej vo vodných elektrárňach sa však krajine darí ušetriť asi 50 miliónov ton paliva. Ak by bolo možné využiť plný potenciál vodnej energie, Rusko by mohlo ušetriť až 250 miliónov ton. A to už je vážna investícia do ekológie krajiny a flexibilnej kapacity energetického systému.
Vodné elektrárne
Výstavba vodných elektrární rieši mnohé otázky, ktoré nesúvisia s výrobou energie. To zahŕňa vytvorenie vodovodných a sanitačných systémov pre celé regióny, výstavbu zavlažovacích sietí, ktoré sú nevyhnutné pre poľnohospodárstvo, protipovodňovú ochranu atď. ľudí.
Výrobu, prenos a distribúciu elektriny v súčasnosti zabezpečuje 102 vodných elektrární, ktorých jednotkový výkon presahuje 100 MW. Celková kapacita ruských hydraulických zariadení sa blíži k 46 GW.
Krajiny vyrábajúce elektrinu pravidelne zostavujú svoje rebríčky. Takže Rusko je teraz na 5. mieste na svete vo výrobe elektriny z obnoviteľných zdrojov. Za najvýznamnejšie objekty treba považovať vodnú elektráreň Zeya (nie je to len prvá z tých, ktoré boli postavené na Ďalekom východe, ale aj pomerne výkonné - 1330 MW), kaskáda elektrární Volga-Kama (celková výroba a prenos elektriny je viac ako 10,5 GW), vodná elektráreň Bureyskaya (2010 MW) atď. Rád by som spomenul aj kaukazské vodné elektrárne. Z niekoľkých desiatok prevádzkovaných v tomto regióne najviac vyniká nová (už sprevádzkovaná) vodná elektráreň Kašchatau s výkonom viac ako 65 MW.
Osobitnú pozornosť si zaslúžia aj geotermálne vodné elektrárne na Kamčatke. Ide o veľmi výkonné a mobilné stanice.
Najvýkonnejšie vodné elektrárne
Ako už bolo uvedené, výrobu a využitie elektrickej energie brzdí odľahlosť hlavných spotrebiteľov. Štát je však zaneprázdnený rozvojom tohto odvetvia. Nielenže sa rekonštruujú existujúce vodné elektrárne, ale stavajú sa aj nové. Musia rozvíjať horské rieky Kaukazu, vysokovodné rieky Ural, ako aj zdroje polostrova Kola a Kamčatka. Medzi najvýkonnejšie patrí niekoľko vodných elektrární.
Sayano-Shushenskaya pomenovaná po. PS Neporozhniy bol postavený v roku 1985 na rieke Jenisej. Jeho súčasný výkon ešte nedosiahol odhadovaných 6000 MW z dôvodu rekonštrukcie a opráv po havárii v roku 2009.
Výroba a spotreba elektrickej energie vo vodnej elektrárni Krasnojarsk je určená pre hutu hliníka Krasnojarsk. Toto je jediný „klient“ vodnej elektrárne, ktorá bola uvedená do prevádzky v roku 1972. Jeho projektovaná kapacita je 6000 MW. Vodná elektráreň Krasnojarsk je jedinou, na ktorej je inštalovaný lodný výťah. Poskytuje pravidelnú plavbu po rieke Jenisej.
Vodná elektráreň Bratsk bola uvedená do prevádzky už v roku 1967. Jeho priehrada blokuje rieku Angara pri meste Bratsk. Rovnako ako vodná elektráreň v Krasnojarsku, aj vodná elektráreň Bratsk slúži potrebám hlinikárne v Bratsku. Všetkých 4 500 MW elektriny ide naň. A básnik Jevtušenko venoval tejto vodnej elektrárni báseň.
Ďalšia vodná elektráreň sa nachádza na rieke Angara - Ust-Ilimskaya (s kapacitou niečo vyše 3800 MW). Jeho výstavba začala v roku 1963 a skončila v roku 1979. Zároveň sa začala výroba lacnej elektriny pre hlavných spotrebiteľov: irkutskú a bratskú hlinikáreň, irkutský závod na výrobu lietadiel.
Vodná elektráreň Volžskaja sa nachádza severne od Volgogradu. Jeho výkon je takmer 2600 MW. Táto najväčšia vodná elektráreň v Európe je v prevádzke od roku 1961. Neďaleko Tolyatti funguje najstaršia z veľkých vodných elektrární Žigulevskaja. Do prevádzky bola uvedená v roku 1957. Výkon vodnej elektrárne je 2330 MW a pokrýva energetické potreby strednej časti Ruska, Uralu a Strednej Volhy.
Výrobu elektriny potrebnej pre potreby Ďalekého východu však zabezpečuje VE Bureyskaya. Dá sa povedať, že je stále veľmi „mladý“ - uvedenie do prevádzky prebehlo až v roku 2002. Inštalovaný výkon tejto vodnej elektrárne je 2010 MW elektrickej energie.
Experimentálne pobrežné vodné elektrárne
Početné oceánske a morské zálivy majú tiež hydroelektrický potenciál. Veď výškový rozdiel počas prílivu vo väčšine z nich presahuje 10 metrov. To znamená, že je možné vyrobiť obrovské množstvo energie. V roku 1968 bola otvorená experimentálna prílivová stanica Kislogubskaya. Jeho výkon je 1,7 MW.
Pokojný atóm
Ruská jadrová energia je technológia s úplným cyklom: od ťažby uránových rúd až po výrobu elektriny. Dnes má krajina 33 energetických blokov v 10 jadrových elektrárňach. Celkový inštalovaný výkon je niečo vyše 23 MW.
Maximálne množstvo elektriny vyrobenej v jadrovej elektrárni bolo v roku 2011. Toto číslo bolo 173 miliárd kWh. Výroba elektriny z jadrových elektrární na obyvateľa vzrástla v porovnaní s predchádzajúcim rokom o 1,5 %.
Prioritným smerom rozvoja jadrovej energetiky je samozrejme prevádzková bezpečnosť. Ale významnú úlohu v boji proti globálnemu otepľovaniu zohrávajú aj jadrové elektrárne. Ekológovia o tom neustále hovoria a zdôrazňujú, že iba v Rusku je možné znížiť emisie oxidu uhličitého do atmosféry o 210 miliónov ton ročne.
Jadrová energetika sa rozvíjala najmä na severozápade av európskej časti Ruska. V roku 2012 vyrobili všetky jadrové elektrárne asi 17 % všetkej vyrobenej elektriny.
Jadrové elektrárne v Rusku
Najväčšia jadrová elektráreň v Rusku sa nachádza v regióne Saratov. Ročná kapacita JE Balakovo je 30 miliárd kW/h elektrickej energie. V Belojarskej JE (región Sverdlovsk) je v súčasnosti v prevádzke iba 3. blok. To nám však umožňuje nazvať ho jedným z najsilnejších. 600 MW elektriny sa získava vďaka rýchlemu neutrónovému reaktoru. Stojí za zmienku, že to bola prvá jednotka na svete s rýchlymi neutrónmi inštalovaná na výrobu elektriny v priemyselnom meradle.
Na Čukotke je inštalovaná jadrová elektráreň Bilibino, ktorá vyrába 12 MW elektriny. A JE Kalinin možno považovať za nedávno postavenú. Jeho prvý blok bol uvedený do prevádzky v roku 1984 a posledný (štvrtý) až v roku 2010. Celkový výkon všetkých pohonných jednotiek je 1000 MW. V roku 2001 bola postavená a uvedená do prevádzky JE Rostov. Od pripojenia druhého energetického bloku - v roku 2010 - jeho inštalovaný výkon presiahol 1000 MW a koeficient využitia výkonu bol 92,4 %.
Veterná energia
Ekonomický potenciál ruskej veternej energie sa odhaduje na 260 miliárd kWh ročne. To je takmer 30 % všetkej elektriny vyrobenej dnes. Výkon všetkých veterných turbín prevádzkovaných v krajine je 16,5 MW energie.
Obzvlášť priaznivé pre rozvoj tohto odvetvia sú regióny ako oceánske pobrežia, podhorské a horské oblasti Uralu a Kaukazu.
