Энергетика

Энергетика
Градирни — необходимый элемент многих электростанций мира.
ГЭС в Бразилии демонстрирует мощь гидроэнергии.

Энерге́тика — область хозяйственно-экономической деятельности человека, совокупность больших естественных и искусственных подсистем, служащих для преобразования, распределения и использования энергетических ресурсов всех видов. Её целью является обеспечение производства энергии путём преобразования первичной, природной, энергии во вторичную, например в электрическую или тепловую энергию. При этом производство энергии чаще всего происходит в несколько стадий:

Содержание

Электроэнергетика

Доля выработки электроэнергии в России: красный — ТЭС(68 %), синий — ГЭС(16 %), зелёный — АЭС(16 %).
Основная статья: Электроэнергетика

Электроэнергетика — это подсистема энергетики, охватывающая производство электроэнергии на электростанциях и её доставку потребителям по линии электропередачи. Центральными её элементами являются электростанции, которые принято классифицировать по виду используемой первичной энергии и виду применяемых для этого преобразователей. Необходимо отметить, что преобладание того или иного вида электростанций в определённом государстве зависит в первую очередь от наличия соответствующих ресурсов. Электроэнергетику принято делить на традиционную и нетрадиционную.

Традиционная электроэнергетика

Характерной чертой традиционной электроэнергетики является её давняя и хорошая освоенность, она прошла длительную проверку в разнообразных условиях эксплуатации. Основную долю электроэнергии во всём мире получают именно на традиционных электростанциях, их единичная[2] электрическая мощность очень часто превышает 1000 Мвт. Традиционная электроэнергетика делится на несколько направлений[3].

Тепловая энергетика

Основная статья: Теплоэнергетика

В этой отрасли производство электроэнергии производится на тепловых электростанциях (ТЭС), использующих для этого химическую энергию органического топлива. Они делятся на:

Теплоэнергетика в мировом масштабе преобладает среди традиционных видов, на базе нефти вырабатывается 39 % всей электроэнергии мира, на базе угля — 27 %, газа — 24 %, то есть всего 90 % от общей выработки всех электростанций мира[5]. Энергетика таких стран мира, как Польша и ЮАР практически полностью основана на использовании угля, а Нидерландов — газа. Очень велика доля теплоэнергетики в Китае, Австралии, Мексике.

Крупная канадская ГЭС «Сэр Адам Бек» на Ниагарском водопаде.

Гидроэнергетика

В этой отрасли электроэнергия производится на Гидроэлектростанциях (ГЭС), использующих для этого энергию водного потока.

ГЭС преобладает в ряде стран — в Норвегии и Бразилии вся выработка электроэнергии происходит на них. Список стран, в которых доля выработки ГЭС превышает 70 %, включает несколько десятков из них.

Ядерная энергетика

Балаковская АЭС ночью.
Основная статья: Ядерная энергетика

Отрасль, в которой электроэнергия производится на Атомных электростанциях (АЭС), использующих для этого энергию цепной ядерной реакции, чаще всего урана.

По доле АЭС в выработке электроэнергии первенствует Франция[6], около 80 %. Преобладает она также в Бельгии, Республике Корея и некоторых других странах. Мировыми лидерами по производству электроэнергии на АЭС являются США, Франция и Япония[7][8].

Нетрадиционная электроэнергетика

Ветряные турбины в Германии.
Основная статья: Альтернативная энергетика

Большинство направлений нетрадиционной электроэнергетики основаны на вполне традиционных принципах, но первичной энергией в них служат либо источники локального значения, например ветряные, геотермальные, либо источники находящиеся в стадии освоения, например топливные элементы или источники, которые могут найти применение в перспективе, например термоядерная энергетика. Характерными чертами нетрадиционной энергетики являются их экологическая чистота, чрезвычайно большие затраты на капитальное строительство ( например для солнечной электростанции мощностью 1000 Мвт требуется покрыть весьма дорогостоящими зеркалами площадь около 4-х км² ) и малая единичная мощность[1]. Направления нетрадиционной энергетики[3]:

Также можно выделить важное из-за своей массовости понятие — малая энергетика, этот термин не является в настоящее время общепринятым, наряду с ним употребляются термины локальная энергетика, распределённая энергетика, автономная энергетика и др[9]. Чаще всего так называют электростанции мощностью до 30 МВт с агрегатами единичной мощностью до 10 МВт. К ним можно отнести как экологичные виды энергетики, перечисленные выше, так и малые электростанции на органическом топливе, такие как дизельные электростанции ( среди малых электростанций их подавляющее большинство, например в России — примерно 96 %[10] ), газопоршневые электростанции, газотурбинные установки малой мощности на дизельном и газовом топливе[11].

Электрические сети

Электрическая подстанция в Багдаде, Ирак.
Основная статья: Электрическая сеть

Электрическая сеть — совокупность подстанций, распределительных устройств и соединяющих их линий электропередачи, предназначенная для передачи и распределения электрической энергии[12]. Электрическая сеть обеспечивает возможность выдачи мощности электростанций, её передачи на расстояние, преобразование параметров электроэнергии (напряжения, тока) на подстанциях и её распределение по территории вплоть до непосредственных электроприёмников.

Электрические сети современных энергосистем являются многоступенчатыми, то есть электроэнергия претерпевает большое количество трансформаций на пути от источников электроэнергии к её потребителям. Также для современных электрических сетей характерна многорежимность, под чем понимается разнообразие загрузки элементов сети в суточном и годовом разрезе, а также обилие режимов, возникающих при выводе различных элементов сети в плановый ремонт и при их аварийных отключениях. Эти и другие характерные черты современных электросетей делают их структуры и конфигурации весьма сложными и разнообразными[13].

Теплоснабжение

ТЭЦ в Финляндии.
Основная статья: Теплоснабжение

Жизнь современного человека связана с широким использованием не только электрической, но и тепловой энергии. Для того, чтобы человек чувствовал себя комфортно дома, на работе, в любом общественном месте, все помещения должны отапливаться и снабжаться горячей водой для бытовых целей. Так как это напрямую связано со здоровьем человека, в развитых государствах пригодные температурные условия в различного рода помещениях регламентируются санитарными правилами и стандартами[14]. Такие условия могут быть реализованы в большинстве стран мира[15] только при постоянном подводе к объекту отопления (теплоприёмнику) определённого количества тепла, которое зависит от температуры наружного воздуха, для чего чаще всего используется горячая вода с конечной температурой у потребителей около 80—90 °C. Также для различных технологических процессов промышленных предприятий может требоваться так называемый производственный пар с давлением 1—3 МПа. В общем случае снабжение любого объекта теплом обеспечивается системой, состоящей из:

Централизованное теплоснабжение

Новосибирская ТЭЦ-5.

Характерной чертой централизованного теплоснабжения является наличие разветвлённой тепловой сети, от которой питаются многочисленные потребители (заводы, здания, жилые помещения и пр.). Для централизованного теплоснабжения используются два вида источников:

Децентрализованное теплоснабжение

Систему теплоснабжения называют децентрализованной, если источник теплоты и теплоприёмник практически совмещены, то есть тепловая сеть или очень маленькая, или отсутствует. Такое теплоснабжение может быть индивидуальным, когда в каждом помещении используются отдельные отопительные приборы, например электрические, или местным, например обогрев здания с помощью собственной малой котельной. Обычно теплопроизводительность таких котельных не превышает 1 Гкал/ч (1,163 МВт). Мощность тепловых источников индивидуального теплоснабжения обычно совсем невелика и определяется потребностями их владельцев. Виды децентрализованного отопления:

Тепловые сети

Основная статья: Тепловая сеть

Тепловая сеть — это сложное инженерно—строительное сооружение, служащее для транспорта тепла с помощью теплоносителя, воды или пара, от источника, ТЭЦ или котельной, к тепловым потребителям.

От коллекторов прямой сетевой воды с помощью магистральных теплопроводов горячая вода подаётся в населённые пункты. Магистральные теплопроводы имеют ответвления, к которым присоединяется разводка к тепловым пунктам, в которых находится теплообменное оборудование с регуляторами, обеспечивающими снабжение потребителей тепла и горячей воды. Тепловые магистрали соседних ТЭЦ и котельных для повышения надёжности теплоснабжения соединяют перемычками с запорной арматурой, которые позволяют обеспечить бесперебойное теплоснабжение даже при авариях и ремонтах отдельных участков тепловых сетей и источников теплоснабжения. Таким образом, тепловая сеть любого города является сложнейшим комплексом теплопроводов, источников тепла и его потребителей[1].

Энергетическое топливо

Газовый факел в Таиланде.

Так как большинство из традиционных электростанций и источников теплоснабжения выделяют энергию из невозобновляемых ресурсов, вопросы добычи, переработки и доставки топлива чрезвычайно важны в энергетике. В традиционной энергетике используются два принципиально отличных друг от друга видов топлива.

Органическое топливо

В зависимости от агрегатного состояния органическое топливо делится на газообразное, жидкое и твёрдое, каждое из них в свою очередь делится на естественное и искусственное. Доля такового топлива в балансе мировой энергетики составляла в 2000 году около 65 %, из которых 39 % приходились на уголь, 16 % на природный газ, 9 % на жидкое топливо(2000г.)В 2010 году по данным BP доля ископаемого органического топлива 87%, в том числе: нефть 33,6%, уголь 29,6% газ 23,8%[16].Tо же по данным "Renewable21" 80,6%, не считая традиционной биомассы 8,5%[17].

Газообразное

Естественным топливом является природный газ, искусственным:

Жидкое

Естественным топливом является нефть, искусственным называют продукты его перегонки:

Твёрдое

Естественным топливом являются:

Искусственным твёрдым топливом являются:

Ядерное топливо

Файл:KKG Reactor Core.jpg
Судя по характерному черенковскому свечению, это топливо уже вступало в ядерную реакцию.
Основная статья: Ядерное топливо

В использовании ядерного топлива вместо органического состоит главное и принципиальное отличие АЭС от ТЭС. Ядерное топливо получают из природного урана, который добывают:

Для использования на АЭС требуется обогащение урана, поэтому его после добычи отправляют на обогатительный завод, после переработки на котором 90 % побочного обеднённого урана направляется на хранение, а 10 % обогащается до нескольких процентов (3—5 % для энергетических реакторов). Обогащённый диоксид урана направляется на специальный завод, где из него изготавливают цилиндрические таблетки[18], которые помещают в герметичные циркониевые трубки длиной почти 4 м, ТВЭЛы (тепловыделяющие элементы). По нескольку сотен ТВЭЛов для удобства использования объединяют в ТВС, тепловыделяющие сборки[1][19].

Энергетические системы

Канада. Массивы опор линий электропередачи уходят далеко за горизонт.

Энергетическая система (энергосистема) — в общем смысле cовокупность энергетических ресурсов всех видов, а также методов и средств для их получения, преобразования, распределения и использования, которые обеспечивают снабжение потребителей всеми видами энергии. В энергосистему входят системы электроэнергетическая, нефте- и газоснабжения, угольной промышленности, ядерной энергетики и другие. Обычно все эти системы объединяются в масштабах страны в единую энергетическую систему, в масштабах нескольких районов — в объединённые энергосистемы. Объединение отдельных энергоснабжающих систем в единую систему также называют межотраслевым топливно-энергетическим комплексом, оно обусловлено прежде всего взаимозаменяемостью различных видов энергии и энергоресурсов[20].

Часто под энергосистемой в более узком смысле понимают совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, которые соединёны между собой и связаны общими режимами непрерывных производственных процессов преобразования, передачи и распределения электрической и тепловой энергии, что позволяет осуществлять централизованное управление такой системой[21]. В современном мире снабжение потребителей электроэнергией производится от электростанций, которые могут находиться вблизи потребителей или могут быть удалены от них на значительные расстояния. В обоих случаях передача электроэнергии осуществляется по линиям электропередачи. Однако в случае удалённости потребителей от электростанции передачу приходится осуществлять на повышенном напряжении, а между ними сооружать повышающие и понижающие подстанции. Через эти подстанции с помощью электрических линий электростанции связывают друг с другом для параллельной работы на общую нагрузку, также через тепловые пункты с помощью теплопроводов, только на гораздо меньших расстояниях[22] связывают между собой ТЭЦ и котельные. Совокупность всех этих элементов называют энергосистемой, при таком объединении возникают существенные технико—экономические преимущества:

  • существенное снижение стоимости электро- и теплоэнергии;
  • значительное повышение надёжности электро- и теплоснабжения потребителей;
  • повышение экономичности работы различных типов электростанций;
  • снижение необходимой резервной мощности электростанций.

Такие огромные преимущества в использовании энергосистем привели к тому, что уже к 1974 году лишь менее 3 % всего количества электроэнергии мира было выработано отдельно работавшими электростанциями. С тех пор мощность энергетических систем непрерывно возрастала, а из более мелких создавались мощные объединённые системы[13][23].

Примечания

  1. ↑ 1 2 3 4 5 Под общей редакцией чл.-корр. РАН Е.В. Аметистова том 1 под редакцией проф.А.Д.Трухния // Основы современной энергетики. В 2-х томах. — Москва: Издательский дом МЭИ, 2008. — ISBN 978 5 383 00162 2
  2. ↑ То есть мощность одной установки (или энергоблока).
  3. ↑ 1 2 Классификация Российской Академии Наук, которая ей всё же считается достаточно условной
  4. ↑ Это самое молодое направление традиционной электроэнергетики, возраст которого немногим более 20 лет.
  5. ↑ Данные за 2000 год.
  6. ↑ До недавнего закрытия своей единственной Игналинской АЭС, наряду с Францией по этому показателю также лидировала Литва.
  7. ↑ В.А.Веников, Е.В.Путятин Введение в специальность: Электроэнергетика. — Москва: Высшая школа, 1988.
  8. ↑ 1 2 Энергетика в россии и в мире: проблемы и перспективы. М.:МАИК «Наука/Интерпереодика», 2001.
  9. ↑ Эти понятия могут различно трактоваться.
  10. ↑ Данные за 2005 год
  11. ↑ А.Михайлов, д.т.н., проф., А.Агафонов, д.т.н., проф., В.Сайданов, к.т.н., доц. Малая энергетика России. Классификация, задачи, применение // Новости Электротехники : Информационно-справочное издание. — Санкт-Петербург, 2005. — № 5.
  12. ↑ ГОСТ 24291-90 Электрическая часть электростанции и электрической сети. Термины и определения
  13. ↑ 1 2 Под общей редакцией чл.-корр. РАН Е.В. Аметистова том 2 по редакцией проф.А.П.Бурмана и проф.В.А.Строева // Основы современной энергетики. В 2-х томах. — Москва: Издательский дом МЭИ, 2008. — ISBN 978 5 383 00163 9
  14. ↑ Например СНИП 2.08.01-89: Жилые здания или ГОСТ Р 51617-2000: Жилищно-коммунальные услуги. Общие технические условия. в России
  15. ↑ В зависимости от климата в некоторых странах нет такой необходимости.
  16. ↑ [1]
  17. ↑ http://www.map.ren21.net/GSR/GSR2012.pdf
  18. ↑ Диаметром около 9 мм и высотой 15—30 мм.
  19. ↑ Т.Х.Маргулова Атомные электрические станции. — Москва: ИздАТ, 1994.
  20. ↑ Энергосистема — статья из Большой советской энциклопедии
  21. ↑ ГОСТ 21027-75 Системы энергетические. Термины и определения
  22. ↑ Не более нескольких километров.
  23. ↑ Под редакцией С.С.Рокотяна и И.М.Шапиро Справочник по проектированию энергетических систем. — Москва: Энергоатомиздат, 1985.

См. также

П: Портал «Энергетика»
commons: Энергетика на Викискладе?

Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Нужна курсовая?
Синонимы:
, , , , , , , , , , ,


Полезное


Смотреть что такое "Энергетика" в других словарях:

  • Энергетика — …   Географический атлас

  • Энергетика — совокупность топливной промышленности, электроэнергетики, а также средств доставки топлива и энергии. Энергетика основа современного хозяйства. Современная промышленность становится все более энергоемким производством, потребление энергии… …   Финансовый словарь

  • энергетика — флюиды, энергосистема, токи Словарь русских синонимов. энергетика сущ., кол во синонимов: 16 • биоэнергетика (2) • …   Словарь синонимов

  • энергетика — Область народного хозяйства, науки и техники, охватывающая энергетические ресурсы, производство, передачу, преобразование, аккумулирование, распределение и потребление различных видов энергии. [ГОСТ 19431 84] [ГОСТ Р 51594 2000] энергетика В… …   Справочник технического переводчика

  • ЭНЕРГЕТИКА — [нэ], энергетики, мн. нет, жен. 1. То же, что энергетизм (филос.). 2. Отдел физики, посвященный энергии (см. энергия в 1 знач.). 3. Отрасль техники, разрабатывающая способы применения и эксплоатации разных видов энергии. || Техника, использующая… …   Толковый словарь Ушакова

  • ЭНЕРГЕТИКА — 1) энергетическая наука наука о закономерностях процессов и явлений, прямо или косвенно связанных с получением, преобразованием, передачей, распределением и использованием различных видов энергии, о совершенствовании методов прогнозирования и эк …   Большой Энциклопедический словарь

  • ЭНЕРГЕТИКА — ЭНЕРГЕТИКА, и, ж. Область экономики, охватывающая выработку, преобразование, передачу и использование разных видов энергии. Атомная э. Солнечная э. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

  • Энергетика — 1) энергосистема топливно энергетический комплекс страны, область народного хозяйства, охватывающая энергетические ресурсы, выработку, преобразование, передачу и использование различных видов энергии. Ведущая область энергетики электроэнергетика …   Политология. Словарь.

  • Энергетика — Энергетика: область народного хозяйства, науки и техники, охватывающая топливно энергетические ресурсы, производство, передачу, преобразование, аккумулирование, распределение и потребление энергии различных видов... Источник: ГОСТ Р 53905 2010.… …   Официальная терминология

  • энергетика — энергетика, энергетический. Произносится [энэргетика], [энэргетический] …   Словарь трудностей произношения и ударения в современном русском языке

  • энергетика — Область народного хозяйства, охватывающая энергетические ресурсы, выработку, преобразование, передачу и использование различных видов энергии …   Словарь по географии


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
… Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»














OSZAR »