Energie și tipurile sale

Energia (din energeie greacă -. Acțiunea, activitate) este o măsură generală cantitativă a mișcării și interacțiune a tuturor tipurilor de materie. Această capacitate de a efectua munca, iar munca se face atunci când puterea fizică (presiune sau gravitate) care acționează asupra obiectului. Rabota- este energia în acțiune.

Energia termică este utilizat pe scară largă în industriile moderne și în viața de zi cu zi ca abur de energie, apă caldă, produse de ardere a combustibilului.

Energia electrică este una dintre cele mai avansate forme de energie în minte o serie de avantaje.

Energia electrică este forma cea mai pură de energie și pot fi obținute dintr-o varietate de surse primare (de exemplu, cărbune, petrol, gaze, apă, energie și energia nucleară). Energia electrică are o serie de avantaje în comparație cu alte tipuri de instrumente derivate de energie - posibilitatea practic orice cantități de energie atât din dimensiunea element al unui cap de chibrit și de la -turbogenerators 1000 MW, simplitatea relativă a distanței sale de transmisie și ușurința de conversie în alte specii de energie . Problema principală - este stocarea.

Este mai eficient în ceea ce privește utilizarea, decât combustibilii fosili, deoarece are avantaje bine cunoscute: curățenia, ușurința de utilizare, accesibilitate. Energia electrică poate fi utilizat mult mai eficient și mult mai concentrat decât energia combustibilului ars. Sistemele de încălzire electrice sunt caracterizate printr-o eficiență tehnică ridicată, și, în ciuda costului mai ridicat de energie în comparație cu alte surse de energie, acestea sunt mai economice din cauza costurilor de exploatare mai mici.

Energia electrică și termică sunt produse la:

- centrale termice electrice care utilizează combustibili fosili (TES), folosind turbine cu abur - (instalații cu abur turbină - PTU), produse de combustie - (plante cu turbină - GTP), combinații ale acestora - (plante cu ciclu combinat - PSU);

- Centrale electrice hidraulice (GES), utilizând energia fluxului de apă care se încadrează, curenții mareelor;

- centralele nucleare (CNE), folosind energia de degradare nucleare.

centrale termice și nucleare. scheme tipice de CTE și CNE. Condensare centrale electrice cu turbine cu abur și centralele termice (CHP) cu o combinată de căldură și energie electrică.

În funcție de tipul de energie produsă:

· Centrale termice care produc numai energie electrică - centrale electrice de condensare (CEC);

· Centralele termice care produc energie electrică și energie termică - centrală electrică de căldură (CHP).

În funcție de tipul de motor termic:

· Centrala electrică cu turbine cu abur - termocentrale cu abur turbine și centralele nucleare;

· Plante cu turbine cu gaz - turbine cu CTE;

· Plante cu turbine cu gaz cu ciclu - ciclu combinat centrale termice;

centrale termice (CHP), pentru a produce energie electrică prin conversie a energiei termice, care este eliberată în timpul arderii combustibililor fosili (cărbune, petrol, gaz).

Camera motorului instalat cazan de energie termică cu apă.

In timpul arderii combustibilului în apa din cazan se încălzește până la câteva sute de grade și este transformată în abur.

Presiunea de vapori antrenează lamele turbinei, turbina, la rândul său se rotește un generator.

Generatorul generează un curent electric.

Curentul electric este alimentat la rețeaua electrică și vine pe plantele de pe ele, în școli, case, spitale.

puterea de transmisie a energiei electrice de la liniile de transmisie se realizează la tensiuni de 110-500 kV, adică considerabil mai mari decât generatoarele de tensiune.

Creșterea tensiunii necesare pentru transmiterea pe distanțe lungi de energie electrică.

Apoi, este necesar pentru a inversa nivelul de cădere de tensiune, de consum convenabil.

de conversie de tensiune are loc în stații electrice prin transformatoare.

O căldură în formă de apă caldă furnizată din CHP prin conducta de încălzire.

Turn de răcire - un dispozitiv pentru apa de răcire într-o centrală electrică cu aerul atmosferic.

Cazan de abur - unitate interioară pentru a produce abur la o putere de încălzire a apei. Apa de încălzire se realizează prin arderea combustibilului.

Linia de transmisie - o linie de transport. Proiectat pentru transmiterea energiei electrice. Distinge linii aeriene (cabluri întinse deasupra solului) și (cabluri de alimentare) subterane.

Figura 11 - Schema schemelor de cogenerare (a) și CHP (b)

În prezent, centralele termice și a centralelor de cogenerare, împreună cu unitățile de abur turbină (PTU) se răspândesc plante cu ciclu combinat (CCGT), care lucrează la o schemă combinată.

În prima etapă a alimentatorului turbina cu gaze ca sursă primară de energie, iar mediul de lucru este gazul natural și combustia secundară sunt substanța de lucru. În a doua etapă a sursei de energie sunt turbine cu gaze de eșapament ca substanță de lucru - aburul generat în generatorul de abur cu ajutorul lor.

Astfel de plante funcționează pe același principiu ca și TPP, dar este folosit pentru energia vaporizarea primite în timpul dezintegrării radioactive. Combustibilul este îmbogățit minereu de uraniu.

Fig. 12. Diagrama schematică a NPP.

Comparativ cu puterea termică și nucleară centralelor hidroelectrice au avantaje serioase: au nevoie de o cantitate mică de combustibil care nu încalcă regimul hidrologic al râurilor nu emit gaze poluante sale. Procesul principal care rulează la o centrală nucleară - divizarea controlată a uraniului-235, în care o mare cantitate de căldură. Partea principală a centralei nucleare - reactor nuclear, al cărui rol este acela de a menține continuitatea reacției de scindare.

Combustibilul nuclear - minereu care conține 3% din uraniu 235; umple un tub de oțel lung - elemente combustibile (cartușe). În cazul în care o mulțime de bare de combustibil plasate aproape unul de altul, acesta va începe reacția de despicare. Pentru reacția poate fi controlată, între elementele combustibile inserate bare de control; împingerea și vdvigaya-le, puteți controla intensitatea cariei uraniu-235. Complexul încă și se deplasează bare de combustibil și autoritățile de reglementare au reactoare nucleare. Căldura generată de reactor este utilizat pentru a fierbe apa și de a produce abur care antrenează o turbină, o centrala nucleara genereaza electricitate.

33. Conversia energiei solare în energie termică și electrică. Vetroenegetika și hidroelectrică.

Direcția principală a utilizării energiei solare este de încălzire. Pentru conversia directă a energiei solare în energie termică dezvoltate și utilizate pe scară largă în sistemele de încălzire de instalare practică solară (SRT) pentru diverse scopuri (alimentare cu apă caldă, încălzire și aer condiționat în apartament, public, clădiri de resort, încălzirea apei din piscine și diverse procese de producție agricolă ).

Potrivit meteorologilor din Belarus, 150 de zile pe an, acoperit de nori, 185 de zile - cu nebulozitate variabilă și 30 - clar, dar numai numărul de ore de soare în Belarus ajunge la 1.200 de ore în nord și 1300 în partea de sud.

Energia solară este o structură formată dintr-o multitudine de colectoare solare sunt orientate spre soare. Fiecare colector de energie solară transmite fluid de transfer termic, care sa transformat în abur, toate colectoare este colectată în centrala electrică centrală și furnizată generatorului de energie turbinei.

Figura 13 - Secvența de radiații solare

în ordine crescătoare a eficacității și a costului acestora

Elementul principal al sistemului de încălzire solară este un receptor în care este absorbit lichidul solar radiații de energie și de transfer. Figura 13 prezintă schematic diferite variante ale receptoarelor de energie solară. Operarea experiența acestor instalații arată că sistemele solare de apă caldă poate fi substituit cu 40-60% din cererea anuală de combustibili fosili, în funcție de zona de amplasare a apei de încălzire la 40 până la 60 ° C

a) un container deschis la sol; b) rezervor deschis, izolat de la sol; c) rezervorul de cerneală; g) negru cu fund tanc izolat; d) închise încălzitoare negre,

e) încălzitoare de flux de metal cu un capac din sticlă;

g) încălzitoare de curgere din metal cu două capace de sticlă; h) același lucru cu o suprafață selectivă; u) este aceeași, cu un vid.

Încălzitorul este un receptor, care are o suprafață absorbantă neagră poroasă sau rugos, încălzește aerul de intrare, care este apoi servit la consumator.

Un colector solar include un receptor. absorbind radiația solară, și hub-ul. reprezentând un sistem optic de colectare a radiației solare și dirijarea acestora la receptor. Hub-ul este de multe ori o oglindă de formă parabolică, care este punctul central al detectorului de radiații. El se rotește în mod constant, oferind orientare spre soare.

convertoare fotoelectrici sunt dispozitive a căror funcționare se bazează pe utilizarea efectului fotoelectric, în care atunci când sunt iluminate substanță cu ieșire, electronii de lumină din metale (emisie fotoelectrică sau photoemission), deplasarea taxelor în întreaga secțiune de semiconductori de frontieră cu diferite tipuri de conductivitate (supapă fotoelectric efect), schimbarea electrice conducție (fotoconductie). conversie Metode fotoelektri-agenție a energiei solare în energie electrică este utilizată pentru consumatorii de energie într-o gamă largă de putere de la mini-generator de putere pentru ceasuri și calculatoare de ieșire de mai multe wați la centralele electrice centrale megawați mai multe.

Vântul este o zonă de tehnologie care utilizează energia eoliană pentru a genera energie, iar dispozitivele care transformă energia eoliană în surse mecanice, electrice sau termice utile de energie, centralele electrice eoliene sunt numite (apariție WPU) sau turbine eoliene. și sunt conținute de auto-

Energia eoliană în instalații mecanice, cum ar fi mori și pompe de apă, a fost folosit timp de mai multe secole. După un salt bruscă a prețurilor la petrol în 1973, interesul pentru aceste plante a crescut în mod dramatic. Cele mai multe dintre facilitățile existente construit la sfârșitul anilor '70 - începutul anilor '80 privind stadiul tehnicii într-o utilizare largă a celor mai recente realizări ale aerodinamica, mecanica, microelectronicii de control și management. Energia eoliană de la câteva kilowați la megawați mai multe sunt produse în Europa, SUA și în alte părți ale lumii. Cele mai multe dintre aceste unități este folosit pentru generarea de energie, atât în ​​unică de energie și în modul autonom.

O cerință fundamentală pentru proiectarea turbinelor eoliene - protejarea acestora de la distrugere este foarte rafale puternice de vânt aleatorii. În fiecare localitate, în timp medie în 50 de ani, există vânturi de 5-10 ori mai mare decât media, astfel încât turbinele eoliene trebuie să fie proiectate cu o marjă de siguranță mare. Capacitatea maximă de proiectare a turbinelor eoliene se determină pentru o viteză a vântului standard, au primit în mod normal, la 12 m / s.

Centrala electrică eoliană este format din roata de vânt, un generator de curent electric, structuri pentru instalarea la o anumită înălțime de la sol a roții eoliene, parametrii sistemului de control al modificărilor energiei electrice generate în funcție de forța vântului și viteza roții.

Turbinele eoliene sunt clasificate pe două semne majore: geometria roți de vânt și poziția acestuia față de direcția vântului. În cazul în care axa de rotație a elicei este paralelă cu fluxul de aer, instalația se numește orizontală axa dacă vertical perpendicular pe axa.

Principiul de funcționare a instalației de energie eoliană este după cum urmează. Fantail, simțind vântul, și se rotește cu o pereche de angrenaje conice, și de un arbore vertical lung transmite energia către inferior arborele de transmisie orizontală și mai departe prin a doua pereche de angrenaje conice și transmisie cu curea - un generator electric sau a unui alt mecanism.

Ca perioadele inevitabile de calm, apoi pentru a evita întreruperile în multiplicatorul de alimentare cu energie trebuie să aibă baterii sau energie electrică să fie conectate în paralel, în cazuri de calm, cu alte tipuri de instalații electrice.

Hidrocentrale este o ramură a științei și tehnologiei, prin utilizarea energiei de conducere a apei (în mod obișnuit, râuri) pentru producerea de energie electrică și, uneori, mecanice. Este cea mai dezvoltata zona de energie din resurse regenerabile.

energie hidroelectrică este un complex de diverse facilități și echipamente, a căror utilizare vă permite să converti energia apei în energie electrică. structuri hidraulice asigură concentrația necesară de curgere a apei, și alte procese sunt efectuate folosind echipamentul adecvat.

centralele hidroelectrice sunt construite pe râuri, construind baraje și lacuri de acumulare.

Energia cinetică hidroelectrică de apă care se încadrează este utilizat pentru producerea de energie electrică. Turbina și generatorul convertește energia apei în energie mecanică și apoi - în electricitate. Turbine și generatoare instalate fie în baraj sau lângă ea.

Fig. 14. schema hidroelectrică schematică.