Электростанция

Газотурбинные электростанции

Основу современных газотурбинных электростанций составляют газовые турбины мощностью 25-100 МВт. Упрощенная принципиальная схема энергоблока газотурбинной электростанции представлена на рис.12.

Рис.12. Принципиальная технологическая схема электростанции с газовыми турбинами
КС — камера сгорания; КП — компрессор; ГТ — газовая турбина;
G — генератор; Т — трансформатор; М — пусковой двигатель

Топливо (газ, дизельное горючее) подается в камеру сгорания, туда же компрессором нагнетается сжатый воздух. Горячие продукты сгорания отдают свою энергию газовой турбине, которая вращает компрессор и синхронный генератор. Запуск установки осуществляется при помощи разгонного двигателя и длится 1-2 мин, в связи с чем газотурбинные установки (ГТУ) отличаются высокой маневренностью и пригодны для покрытия пиков нагрузки в энергосистемах. Основная часть теплоты, получаемая в камере сгорания ГТУ, выбрасывается в атмосферу, поэтому общий КПД таких электростанций составляет 25-30%.

Для повышения экономичности газовых турбин разработаны парогазовые установки (ПГУ), В них топливо сжигается в топке парогенератора, пар из которого направляется в паровую турбину. Продукты сгорания из парогенератора, после того как они охладятся до необходимой температуры, направляются в газовую турбину. Таким образом, ПГУ имеет два электрических генератора, приводимых во вращение: один — газовой турбиной, другой — паровой турбиной.

Опасны ли атомные станции

В итоге мы получаем ситуацию, при которой атомная энергетика напоминает ситуацию с самолетами. Их многие боятся, но в реальности риск просто умереть на улице в сотни раз выше, чем разбиться на самолете. Просто аварии вызывают большой резонанс и разово погибает больше людей, но такие аварии случаются редко.

Кроме систем самой атомной станции, о которых мы поговорим ниже, они сопровождаются серьезными мерами предосторожности. Признаюсь честно, когда я находился рядом с Воронежской АЭС мне было немного не по себе, но когда я собрал побольше информации, я понял, что переоценивал ситуацию

Вокруг любой атомной станции есть как минимум 30-километровая зона, в которой постоянно производится мониторинг ситуации и экологической обстановки. Это не зона отчуждения, так как в ней можно жить людям и даже заниматься земледелием. Ограничения касаются только трехкилометровой зоны в непосредственной близости от станции. Но это опять же сделано только с целью обеспечения дополнительной безопасности, а не из-за того, что там опасно находиться.

Так выглядит зона безопасности вокруг Балаковской АЭС.

Наверное, самым опасным периодом работы станции является момент загрузки топлива. Именно в этот момент реактор открывается и есть небольшой риск попадания радиоактивных отходов в воздух. Правда, делается это не часто (в среднем один раз в год) и выброс будет очень незначительным.

Чем ТЭС отличается от ТЭЦ

Сначала надо разобраться с формулировками. Многие не понимаю, чем ТЭС отличается от ТЭЦ, и почему часто один и то же объект называют обеими этими аббревиатурами.

На самом деле это действительно примерно одно и то же. Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) является разновидностью теплоэлектростанции (ТЭС). В отличии от второй, первая вырабатывает не только электричество, а еще и тепло для отопления близлежащих домов.

ТЭЦ более универсальны, но когда с отоплением в домах все нормально, строятся простые ТЭС, но часто они могут быть преобразованы в ТЭЦ строительством пары дополнительных блоков и прокладкой инфраструктуры в виде труб.

Атомные электростанции России

Балаковская АЭС

Расположена рядом с городом Балаково, Саратовской области, на левом берегу Саратовского водохранилища. Состоит из четырёх блоков ВВЭР-1000, введённых в эксплуатацию в 1985, 1987, 1988 и 1993 годах.

Балаковская АЭС — одна из четырёх крупнейших в России АЭС, одинаковой мощностью по 4000 МВт.

Ежегодно она вырабатывает более 30 миллиардов кВт•ч электроэнергии. В случае ввода в строй второй очереди, строительство которой было законсервировано в 1990-х, станция могла бы сравняться с самой мощной в Европе Запорожской АЭС.

Белоярская АЭС

Белоярская АЭС расположена в городе Заречный, в Свердловской области, вторая промышленная атомная станция в стране (после Сибирской).

На станции были сооружены четыре энергоблока: два с реакторами на тепловых нейтронах и два с реактором на быстрых нейтронах.

В настоящее время действующими энергоблоками являются 3-й и 4-й энергоблоки с реакторами БН-600 и БН-800 электрической мощностью 600 МВт и 880 МВт соответственно.

БН-600 сдан в эксплуатацию в апреле 1980 — первый в мире энергоблок промышленного масштаба с реактором на быстрых нейтронах.

БН-800 сдан в промышленную эксплуатацию в ноябре 2016 г. Он также является крупнейшим в мире энергоблоком с реактором на быстрых нейтронах.

Билибинская АЭС

Расположена рядом с городом Билибино Чукотского автономного округа. Состоит из четырёх блоков ЭГП-6 мощностью по 12 МВт, введённых в эксплуатацию в 1974 (два блока), 1975 и 1976 годах.

Вырабатывает электрическую и тепловую энергию.

Калининская АЭС

Калининская АЭС — одна из четырёх крупнейших в России АЭС, одинаковой мощностью по 4000 МВт.

Расположена на севере Тверской области, на южном берегу озера Удомля и около одноимённого города.

Состоит из четырёх энергоблоков, с реакторами типа ВВЭР-1000, электрической мощностью 1000 МВт, которые были введены в эксплуатацию в 1984, 1986, 2004 и 2011 годах.

4 июня 2006 года было подписано соглашение о строительстве четвёртого энергоблока, который ввели в строй в 2011 году.

Кольская АЭС

Кольская АЭС расположена рядом с городом Полярные Зори Мурманской области, на берегу озера Имандра.

Состоит из четырёх блоков ВВЭР-440, введённых в эксплуатацию в 1973, 1974, 1981 и 1984 годах.
Мощность станции — 1760 МВт.

Курская АЭС

Курская АЭС — одна из четырёх крупнейших в России АЭС, одинаковой мощностью по 4000 МВт.

Расположена рядом с городом Курчатов Курской области, на берегу реки Сейм.

Состоит из четырёх блоков РБМК-1000, введённых в эксплуатацию в 1976, 1979, 1983 и 1985 годах.

Мощность станции — 4000 МВт.

Ленинградская АЭС

Ленинградская АЭС — одна из четырёх крупнейших в России АЭС, одинаковой мощностью по 4000 МВт.

Расположена рядом с городом Сосновый Бор Ленинградской области, на побережье Финского залива.

Состоит из четырёх блоков РБМК-1000, введённых в эксплуатацию в 1973, 1975, 1979 и 1981 годах.

Мощность станции — 4 ГВт. В 2007 году выработка составила 24,635 млрд кВт•ч.

Нововоронежская АЭС

Расположена в Воронежской области рядом с городом Воронеж, на левом берегу реки Дон. Состоит из двух блоков ВВЭР.

На 85 % обеспечивает Воронежскую область электрической энергией, на 50 % обеспечивает город Нововоронеж теплом.

Мощность станции (без учёта Нововоронежской АЭС-2) — 1440 МВт.

Ростовская АЭС

Расположена в Ростовской области около города Волгодонск. Электрическая мощность первого энергоблока составляет 1000 МВт, в 2010 году подключен к сети второй энергоблок станции.

В 2001—2010 годах станция носила название «Волгодонская АЭС», с пуском второго энергоблока АЭС станция была официально переименована в Ростовскую АЭС.

В 2008 году АЭС произвела 8,12 млрд кВт-час электроэнергии. Коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) составил 92,45 %. С момента пуска (2001) выработала свыше 60 млрд кВт-час электроэнергии.

Смоленская АЭС

Расположена рядом с городом Десногорск Смоленской области. Станция состоит из трёх энергоблоков, с реакторами типа РБМК-1000, которые введены в эксплуатацию в 1982, 1985 и 1990 годах.

В состав каждого энергоблока входят: один реактор тепловой мощностью 3200 МВт и два турбогенератора электрической мощностью по 500 МВт каждый.

Преимущества и недостатки гэс

Основные
преимущества гидроэнергетики очевидны.
Разумеется, главным преимуществом
гидроресурсов является их возобновляемость:
запас воды практически неисчерпаем.
При этом гидроресурсы значительно
опережают в развитии остальные виды
возобновляемых источников энергии и
способны обеспечивать энергией большие
города и целые регионы.

Кроме
того, пользоваться этим источником
энергии можно достаточно просто, что
подтверждается длительной историей
гидроэнергетики. Например, генераторы
гидроэлектростанций можно включать
или выключать в зависимости от
энергопотребления.

В
то же время достаточно спорным является
вопрос о влиянии гидроэнергетики на
окружающую среду. С одной стороны,
эксплуатация гидроэлектростанций не
приводит к загрязнению природы вредными
веществами, в отличии от выбросов СО2,
производимыми ТЭС и возможными авариями
на АЭС, которые могут понести за собой
глобальные катастрофические последствия.

Но
в то же время образование водохранилищ
требует затопления значительных
территорий, зачастую плодородных, а это
становится причиной негативных изменений
в природе. Плотины часто перекрывают
рыбам путь к нерестилищам, нарушают
естественное течение рек, приводят к
развитию застойных процессов, снижают
способность к «самоочищению», а
следовательно резко изменяют качество
воды.

Себестоимость
производимой энергии на ГЭС гораздо
ниже, чем на атомных и тепловых
электростанциях, и они способны быстрее
выходить на режим выдачи рабочей мощности
после включения, однако их строительство
обходится дороже.

Современные
технологии производства гидроэлектроэнергии
позволяют получать довольно высокий
КПД. Иногда он в два раза превышает
аналогичные показатели обычных
теплоэлектростанций. Во многом такая
эффективность обеспечивается особенностями
оборудования гидроэлектростанций. Оно
очень надёжно, да и пользоваться им
просто.

Кроме
того, всё используемое оборудование
обладает ещё одним важным преимуществом.
Это длительный срок службы, что объясняется
отсутствием теплоты в процессе
производства. И действительно часто
менять оборудование не нужно, поломки
случаются крайне редко. Минимальный
срок службы ГЭС — около пятидесяти лет.
А на просторах бывшего Советского Союза
успешно функционируют станции, построенные
в двадцатых или тридцатых годах прошлого
века. Управление гидроэлектростанциями
осуществляется через центральный узел,
и вследствие этого в большинстве случаев
там работает небольшой персонал.

Невозобновляемый

Ядерная

название	Расположение	Координаты	Тип	Мощность (МВт)	Оперативный	Ноты
Обнинская	Обнинск		АМ-1	5	1954–2002	Первая в мире атомная электростанция
Сибирская	Северск	56 ° 37′37 ″ с.ш. 84 ° 54′19 ″ в.д.	EI-2	100	1958–1990
			ADE-3		1961–1992
			ADE-4		1963–2008
			ADE-5		1965–2008
Белоярская	Заречный		АМБ-100	100	1964–1981
			АМБ-200	200	1967–1989
			БН-600	560	1980–
			БН-800	789	в разработке
Нововоронеж	Нововоронеж		ВВЭР	210	1964–1984
			ВВЭР	365	1969–1990
			ВВЭР	417	1971–
			ВВЭР	417	1972–
			ВВЭР	1000	1980–
Димитровградская	Димитровград		БОР-60	12	1968–
Ленинградская	Сосновый Бор		РБМК	1000	1973–2018 гг.
			РБМК	1000	1975–
			РБМК	1000	1979–
			РБМК	1000	1981–
Кольская	Полярные Зори		ВВЭР	440	1973–
			ВВЭР	440	1974–
			ВВЭР	440	1981–
			ВВЭР	440	1984–
Билибибская	Билибино		EGP	12	1974–2019	комбинированное производство тепла и электроэнергии
			EGP	12	1975–
			EGP	12	1976–
			EGP	12	1977–
Курская	Курчатов		РБМК	1000	1976–
			РБМК	1000	1979–
			РБМК	1000	1983–
			РБМК	1000	1985–
Смоленская	Десногорск		РБМК	1000	1982–
			РБМК	1000	1985–
			РБМК	1000	1990–
Калининская	Удомля		ВВЭР	1000	1984–
			ВВЭР	1000	1986–
			ВВЭР	1000	2004–
			ВВЭР	1000	2011-
Балаковская	Балаково		ВВЭР	1000	1985–
			ВВЭР	1000	1987–
			ВВЭР	1000	1988–
			ВВЭР	1000	1993–
Волгодонская	Волгодонск		ВВЭР	1000	2001–
			ВВЭР	1000	2009–

Термический

Станция	Город	Мощность ( МВт )	Топливо	Положение дел	Замечания
Березовская ГРЭС	Шарыпово	2400	Уголь	Оперативный	370-метровый дымоход
Каширская ГРЭС	Кашира	1,910	Уголь , природный газ	Оперативный	Дымоходы служат опорами электричества
Киришская ГРЭС-1	Кириши	2,595	Натуральный газ	Оперативный
Конаковская ГРЭС	Конаково	2,520	Натуральный газ	Оперативный
Костромская ГРЭС	Волгореченск	3600	Натуральный газ	Оперативный
Курганская ТЭЦ	Курган
Набережночелнинская ТРЦ	Набережные Челны	1,180
Нижнекамская ТЭЦ-2	Нижнекамск
Пермская ГРЭС	Добрянка	3 363	Натуральный газ	Оперативный
Рефтинская ГРЭС	Рефтинский	3 800	Уголь	Оперативный
Рязанская ГРЭС	Новомичуринск	3 130	Природный газ , Уголь	Оперативный
Рязанская ТЭЦ	Рязань
Шатурская ГРЭС	Шатура	1,500	Торф , Уголь , Природный газ , Нефть	Оперативный
Ставропольская ГРЭС	Солнечнодольск	2,423	Натуральный газ	Оперативный
Сургут-1 ГРЭС	Сургут	3 268	Натуральный газ	Оперативный
Сургут-2 ГРЭС	Сургут	5 597,1	Натуральный газ	Оперативный
ТЭЦ-2 Липецк	Липецк
ТЭЦ-2 Ульяновск	Ульяновск
ТЭЦ-27 Москва	Москва	1,060	Натуральный газ	Оперативный
ТЭЦ-2 Тюмень	Тюмень	755
ТЭЦ-4 Омск	Омск
ТЭЦ-5 Омск	Омск
ТРК Тобольск	Тобольск	665
Троицкая ГРЭС	Троицк	1,315	Уголь	Оперативный

Классификация

Большинство электростанций, будь то гидроэлектростанции, тепловые (АЭС, ТЭС и прочие) или ветроэлектростанции, используют для своей работы энергию вращения вала генератора.

В зависимости от источника энергии (в частности, вида топлива)

Атомные электростанции (АЭС)
- Станции реакции деления
- Станции реакции синтеза (еще не существуют)
Электростанции, работающие на органическом топливе (тепловые электростанции (ТЭС) в узком смысле)
- Газовые электростанции
  - Электростанции на природном газе
  - Электростанции на рудничном, болотном газах, биогазе, лэндфилл газе
- Жидкотопливные электростанции
  - Электростанции дизельные
  - Электростанции бензиновые
- Твердотопливные электростанции
  - Угольные электростанции
  - Торфяные электростанции (подсветка факела основного топлива газом или жидким топливом, являющимся также резервным топливом)
Гидроэлектрические станции (ГЭС)
- Русловые гидроэлектростанции
- Приплотинные гидроэлектростанции
- Деривационные гидроэлектростанции
- Гидроаккумулирующие электростанции
- Приливные электростанции
- Электростанции на морских течениях
- Волновые электростанции
- Осмотические электростанции (электростанция, использующая для выработки электричества явление осмоса)
Ветроэлектростанции (ВЭС)
Геотермальные электростанции
Солнечные электростанции (СЭС)
- Электростанции на солнечных элементах
- Гелиостанции (с паровым котлом)
- Химические электростанции

В зависимости от типа силовой установки

Электростанции с тепловой установкой (тепловые электростанции (ТЭС) в широком смысле)
- Котлотурбинные электростанции
  - Конденсационные электростанции (КЭС, ГРЭС)
  - Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) — теплофикационные электростанции
- Газотурбинные электростанции
- Мини-ТЭЦ
- Газопоршневые электростанции
- Электростанции дизельные
- Электростанции бензиновые
- Электростанции на базе парогазовых установок
- Комбинированного цикла
Электростанции с простым машинным генератором
- Электростанции с гидротурбиной
- Электростанции с ветродвигателем
Электростанции с магнитогидродинамическим генератором
Электростанции на солнечных элементах
Электрохимические электростанции (ЭЭС) на основе топливных элементов

Экзотические (редко применяемые)

Ветроэлектростанции (ВЭС)
Геотермальные электростанции
Солнечная энергетика
Электростанции на солнечных элементах
Электростанции на биомассе
Гелиостанции
Электрохимические электростанции (ЭЭС) на основе топливных элементов
Электростанции с магнитогидродинамическим генератором
Электростанции на рудничном, болотном газах, биогазе, лэндфилл газе
Электростанции на морских течениях
Волновые электростанции
Осмотические электростанции (способные вырабатывать энергию путём смешивания пресной и соленой воды).

Перечень АЭС, построенных российскими специалистами

Перепрофилированные и закрытые российские АЭС

Отраслевой мемориальный комплекс «Первая в мире АЭС» — АЭС выведена из эксплуатации в 2002 году.
В 2008 году закрыта , использовавшаяся также для наработки ядерных материалов.

Российские АЭС, оставшиеся за границей после развала СССР

Осталась в Армении
Осталась на Украине
Осталась в Литве — закрыта в 2009 году.
Осталась на Украине .
Осталась на Украине
Осталась на Украине — закрыта в 2000 году.
Осталась в Казахстане опреснительная , реактор заглушен в 2007 году.
Осталась на Украине

АЭС, построенные российскими специалистами заграницей

, Чехословакия.
, Иран.
, Германская Демократическая Республика.
, Чехословакия.
, Болгария.
, Индия.
, Финляндия.
, Словакия.
, Венгрия.
, Германская Демократическая Республика.
, Чехия.
, Китай.

Строящиеся АЭС

.
.
.
.
, Беларусь
АЭС «Аккую», Турция.
, Финляндия (станция строится местной компанией при активном участии российских компаний, которые поставляют основное оборудование).

Недостроенные АЭС, строительство которых возобновлять не планируется

Все эти АЭС были законсервированы в 1980-х — 1990-х гг. в связи с аварией на Чернобыльской АЭС, экономическим кризисом, последующим развалом СССР и тем, что они оказались на территории вновь образованных государств, которым такое строительство оказалось не по карману. Часть из стройплощадок этих станций на территории России может быть задействовано в строительстве новых АЭС после 2020 года. К таким АЭС относятся:

Башкирская АЭС
Крымская АЭС
Татарская АЭС
Чигиринская АЭС (ГРЭС) (осталась на Украине)

Также в то же время по соображениям безопасности под давлением общественного мнения было отменено строительство находившихся в высокой степени готовности атомных станций теплоснабжения и атомных теплоэлектроцентралей, предназначенных для подачи горячей воды в крупные города:

Воронежская АСТ
Горьковская АСТ
Минская АТЭЦ (осталась в Белоруссии, достроена как обычная ТЭЦ — Минская ТЭЦ-5)
Одесская АТЭЦ (осталась на Украине).
Харьковская АТЭЦ (осталась на Украине)

За пределами бывшего СССР по разным причинам не были достроены ещё несколько АЭС отечественных проектов:

АЭС Белене (Болгария) — строительство остановлено в 1990 г., вероятнее всего, по экономическим и политическим причинам, включая влияние общественного мнения после аварии Чернобыльской АЭС.
АЭС Жарновец (Польша) — строительство остановлено 1990 г. вероятнее всего по экономическим и политическим причинам, включая влияние общественного мнения после аварии Чернобыльской АЭС.
АЭС Синпхо (КНДР).
АЭС Хурагуа (Куба) — строительство прекращено в очень высокой степени готовности в 1992 году в связи с экономическими сложностями после прекращения помощи СССР.
АЭС Штендаль (ГДР, позднее Германия) — строительство отменено в высокой степени готовности с перепрофилированием в целлюлозно-бумажную фабрику в связи с отказом страны от строительства АЭС вообще.

Дизельные электростанции

Для работы дизельных электростанций, которые называют ДЭС, используются различные виды жидкого топлива. Основой системы является дизель-генератор, включающий в себя дизельный двигатель, электрический генератор, системы смазки и охлаждения, пульт управления.

Данные установки применяются как альтернативные в отдаленных районах, где являются основными источниками электроэнергии. Как правило, подведение стационарных ЛЭП в такие места экономически не выгодно. Кроме того, дизельные электростанции служат аварийными или резервными источниками питания, когда потребители не должны отключаться от электроснабжения.

Виды дизельных электростанций могут быть стационарными (4-5 тысяч кВт) и мобильными (12-1000 кВт). Благодаря небольшим размерам, они могут размещаться в небольших зданиях и помещениях. Эти станции постоянно готовы к пуску, а сам процесс запуска не занимает много времени. Большинство функций установок автоматизировано, а остальные легко переводятся в автоматический режим. Основным недостатком дизельных станций является привозное горючее и все мероприятия, связанные с его доставкой и хранением.

Виды топлива используемого на Атомных электростанциях

На атомных электростанциях возможно использование несколько веществ, благодаря которым можно выработать атомную электроэнергию, современное топливо АЭС – это уран, торий и плутоний.

Ториевое топливо сегодня не применяется в атомных электростанциях, для этого есть ряд причин.

Во-первых, его сложнее преобразовать в тепловыделяющие элементы, сокращенно ТВЭлы.

ТВЭлы — это металлические трубки, которые помещаются внутрь ядерного реактора. Внутри

ТВЭлов находятся радиоактивные вещества. Эти трубки являются хранилищами ядерного топлива.

Во-вторых, использование ториевого топлива предполагает его сложную и дорогую переработку уже после использования на АЭС.

Плутониевое топливо так же не применяют в атомной электроэнергетике, в виду того, что это вещество имеет очень сложный химический состав, система полноценного и безопасного применения еще не разработана.

Урановое топливо

Основное вещество, вырабатывающее энергию на ядерных станциях – это уран. На сегодняшний день уран добывается несколькими способами:

открытым способом в карьерах
закрытым в шахтах
подземным выщелачиванием, при помощи бурения шахт.

Подземное выщелачивание, при помощи бурения шахт происходит путем размещения раствора серной кислоты в подземных скважинах, раствор насыщается ураном и выкачивается обратно.

Самые крупные запасы урана в мире находятся в Австралии, Казахстане, России и Канаде.

Самые богатые месторождения в Канаде, Заире, Франции и Чехии. В этих странах из тонны руды получают до 22 килограмм уранового сырья.

В России из одной тонны руды получают чуть больше полутора килограмм урана. Места добычи урана нерадиоактивны.

В чистом виде это вещество мало опасно для человека, гораздо большую опасность представляет радиоактивный бесцветный газ радон, который образуется при естественном распаде урана.

Подготовка урана

В виде руды уран в АЭС не используют, руда не вступает в реакцию. Для использования урана на АЭС сырье перерабатывается в порошок – закись окись урана, а уже после оно становится урановым топливом.

Урановый порошок превращается в металлические «таблетки», — он прессуется в небольшие аккуратные колбочки, которые обжигаются в течение суток при температурах больше 1500 градусов по Цельсию.

Именно эти урановые таблетки и поступают в ядерные реакторы, где начинают взаимодействовать друг с другом и, в конечном счете, дают людям электроэнергию.

В одном ядерном реакторе одновременно работают около 10 миллионов урановых таблеток.

Перед размещением урановых таблеток в реакторе они помещаются в металлические трубки из циркониевых сплавов — ТВЭлы, трубки соединяются между собой в пучки и образуют ТВС – тепловыделяющие сборки.

Именно ТВС называются топливом АЭС.

История

Вагон-цистерна для перевозки серной кислоты приписанный к станции Электростанция

Станция размещена на неэлектрофицированной ветке Челябинск — Кыштым — Верхний Уфалей — Полевской — Екатеринбург (ветка построена в 1896 г. и соединила Уральскую железную дорогу с Самаро-Златоустовской). Получила своё развитие в 1929 г. в связи со строительством крупной Челябинской государственной районной электростанции, от которой и получила современное название. Тогда же была построена железнодорожная ветка Электростанция — Серго-Уфалейская (историческая железнодорожная станция по обслуживанию Серго-Уфалейских копей Копейского угленосного района Челябинского угольного бассейна). В 1933 году запущена железнодорожная линия Потанино — Электростанция.

ТЭС на угле

Уголь уже давно стал одним из основных источников энергии в повседневной жизни и производственной деятельности людей. Широкое распространение данного вида топлива стало возможным благодаря его доступности. Во многих месторождениях он расположен в нескольких метрах от поверхности земли и может добываться более дешевым открытым способом. Кроме того, уголь не требует каких-то особых условий хранения и складируется в обычные кучи неподалеку от объекта.

Промышленное использование угля началось в конце 18-го века. В дальнейшем, когда появился железнодорожный транспорт, уголь стал источником движущей силы для паровозов. Позднее он стал применяться на первых тепловых электростанциях, построенных в конце 19-го века. Многие ТЭС и в настоящее время работают на угле.

На самых первых электростанциях сжигание угля осуществлялось путем его укладки на колосниковые решетки. Загрузка топлива и удаление шлака выполнялось вручную. Постепенно эти процессы были механизированы и уголь попадал на решетки из верхнего бункера. Решетка приводилась в движение и отработанный шлак ссыпался в специальный приемник.

Современные тепловые электростанции уже давно не пользуются кусковым углем. Вместо него в котлы загружается угольная пыль, получаемая в дробилках или мельницах. Подача топлива к горелкам производится сжатым воздухом. Попадая в топку, угольная пыль вперемешку с воздухом начинает гореть, выделяя большое количество тепла.

Атомные электростанции США

АЭС Шиппингпорт с номинальной мощностью 60 МВт, открыта в 1958 году в штате Пенсильвания. После 1965 года произошло интенсивное сооружение атомных электростанций по всей территории Штатов.

Основная часть атомных станций Америки была сооружена в дальнейшие после 1965 года 15 лет, до наступления первой серьезной аварии на АЭС на планете.

Если в качестве первой аварии вспоминается авария на Чернобыльской АЭС, то это не так.

Первая авария произошла в штате Пенсильвания на станции Три-Майл-Айленд 28 марта 1979 года.

Причиной аварии стали нарушения в системе охлаждения реактора и многочисленные ошибки обслуживающего персонала. В итоге расплавилось ядерное топливо. На устранение последствий аварии ушло около одного миллиарда долларов, процесс ликвидации занял 14 лет.

После авария правительство Соединенных Штатов Америки откорректировало условия безопасности функционирования всех АЭС в государстве.

Это соответственно привело к продолжению периода строительства и значительному подорожанию объектов «мирного атома». Такие изменения затормозили развитие общей индустрии в США.

В конце двадцатого века в Соединенных Штатах было104 работающих реактора. На сегодняшний день США занимают первое место на земле по численности ядерных реакторов.

С начала 21 столетия в Америке было остановлено четыре реактора в 2013 году, и начато строительство ещё четырех.

Фактически на сегодняшний момент в США функционирует 100 реакторов на 62 атомных электростанциях, которыми производится 20% от всей энергии в государстве.

Последний сооруженный реактор в США был введен в эксплуатацию в 1996 году на электростанции Уотс-Бар.

Власти США в 2001 году приняли новое руководство по энергетической политике. В нее внесен вектор развития атомной энергетики, посредствам разработки новых видов реакторов, с более подходящим коэффициентом экономности, новых вариантов переработки отслужившего ядерного топлива.

В планах до 2020 года было сооружение нескольких десятков новых атомных реакторов, совокупной мощностью 50 000 МВт. Кроме того, достичь поднятия мощности уже имеющихся АЭС приблизительно на 10 000 МВт.

США — лидер по количеству атомных станций в мире

Благодаря внедрению данной программы, в Америке в 2013 году было начато строительство четырех новых реакторов – два из которых на АЭС Вогтль, а два других на Ви-Си Саммер.

Эти четыре реактора новейшего образца – АР-1000, производства Westinghouse.

Классификация

Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности:

мощные — вырабатывают от 25 МВт и выше;
средние — до 25 МВт;
малые гидроэлектростанции — до 5 МВт.

Мощность ГЭС зависит от напора и расхода воды, а также от КПД используемых турбин и генераторов. Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также ещё по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы гидроэлектростанции.

Типичная для горных районов Китая малая ГЭС (ГЭС Хоуцзыбао, уезд Синшань округа Ичан, пров. Хубэй). Вода поступает с горы по чёрному трубопроводу

Гидроэлектростанции также делятся в зависимости от максимального использования напора воды:

высоконапорные — более 60 м;
средненапорные — от 25 м;
низконапорные — от 3 до 25 м.

В зависимости от напора воды, в гидроэлектростанциях применяются различные виды турбин. Для высоконапорных — ковшовые и радиально-осевые турбины с металлическими спиральными камерами. На средненапорных ГЭС устанавливаются поворотнолопастные и радиально-осевые турбины, на низконапорных — поворотнолопастные турбины в железобетонных камерах.

Принцип работы всех видов турбин схож — поток воды поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться. Механическая энергия, таким образом, передаётся на гидрогенератор, который и вырабатывает электроэнергию. Турбины отличаются некоторыми техническими характеристиками, а также камерами — стальными или железобетонными, и рассчитаны на различный напор воды.

Гидроэлектрические станции также разделяются в зависимости от принципа использования природных ресурсов, и, соответственно, образующегося напора воды. Здесь можно выделить следующие ГЭС:

плотинные ГЭС. Это наиболее распространённые виды гидроэлектрических станций. Напор воды в них создаётся посредством установки плотины, полностью перегораживающей реку, или поднимающей уровень воды в ней на необходимую отметку. Такие гидроэлектростанции строят на многоводных равнинных реках, а также на горных реках, в местах, где русло реки более узкое, сжатое.
приплотинные ГЭС. Строятся при более высоких напорах воды. В этом случае река полностью перегораживается плотиной, а само здание ГЭС располагается за плотиной, в нижней её части. Вода, в этом случае, подводится к турбинам через специальные напорные тоннели, а не непосредственно, как в русловых ГЭС.
деривационные ГЭС. Такие электростанции строят в тех местах, где велик уклон реки. Необходимый напор воды в ГЭС такого типа создаётся посредством деривации. Вода отводится из речного русла через специальные водоотводы. Последние — спрямлены, и их уклон значительно меньший, нежели средний уклон реки. В итоге вода подводится непосредственно к зданию ГЭС. Деривационные ГЭС могут быть разного вида — безнапорные или с напорной деривацией. В случае с напорной деривацией, водовод прокладывается с большим продольным уклоном. В другом случае в начале деривации на реке создаётся более высокая плотина, и создаётся водохранилище — такая схема ещё называется смешанной деривацией, так как используются оба метода создания необходимого напора воды.
гидроаккумулирующие электростанции. Такие ГАЭС способны аккумулировать вырабатываемую электроэнергию и пускать её в ход в моменты пиковых нагрузок. Принцип работы таких электростанций, следующий: в определённые периоды (не пиковой нагрузки), агрегаты ГАЭС работают как насосы от внешних источников энергии и закачивают воду в специально оборудованные верхние бассейны. Когда возникает потребность, вода из них поступает в напорный трубопровод и приводит в действие турбины.

В состав гидроэлектрических станций, в зависимости от их назначения, также могут входить дополнительные сооружения, такие как шлюзы или судоподъёмники, способствующие навигации по водоёму, рыбопропускные, водозаборные сооружения, используемые для ирригации, и многое другое.

Ценность гидроэлектрической станции состоит в том, что для производства электрической энергии они используют возобновляемые природные ресурсы. В виду того, что потребности в дополнительном топливе для ГЭС нет, конечная стоимость получаемой электроэнергии значительно ниже, чем при использовании других видов электростанций.

Другие виды топлива для ТЭС

Помимо традиционных видов топлива тепловые электростанции применяют в своей работе и другие источники энергии. Одним из таких энергоресурсов является мазут, который использовался на многих электростанциях во второй половине 20-го века.

В современных условиях цена продуктов нефтепереработки существенно увеличилась, поэтому мазут перестал быть основным топливом. Его частично используют угольные электростанции для растопки. Эксплуатационные качества мазута аналогичны с природным газом, однако при его сжигании в большом количестве выделяется оксид серы, загрязняющий окружающую среду.

В 20-м веке некоторые ТЭС работали на торфе. В настоящее время этот ресурс практически не используется из-за низкой эффективности по сравнению с газом и углем. Установки на дизельном топливе применяются на небольших объектах, где не требуются значительные объемы электроэнергии. В основном, они предназначены для удаленных районов, расположенных на значительном расстоянии от сетей централизованного электроснабжения.