Энергетика

Введение

Энергетика - это  та отрасль производства, которая  развивается невиданно быстрыми темпами. Если численность населения в условиях современного демографического взрыва удваивается за 40-50 лет, то в производстве и потреблении энергии это происходит через каждые 12-15 лет. При таком соотношении темпов роста населения и энергетики, энерговооруженность лавинообразно увеличивается не только в суммарном выражении, но и в расчете на душу населения.

В настоящее  время энергетические потребности  обеспечиваются в основном за счет трех видов энергоресурсов: органического  топ-дива, воды и атомного ядра. Энергия  воды и атомная энергия используются человеком после превращения  ее в электрическую энергию. В то же время значительное количество энергии, заключенной в органическом топливе, используется в виде тепловой и только часть ее превращается в электрическую. Однако и в том и в другом случае высвобождение энергии из органического топлива связано с его сжиганием, а следовательно, и с поступлением продуктов горения в окружающую среду. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение

В заключение можно  сделать вывод, что современный  уровень знаний, а также имеющиеся и находящиеся в стадии разработок технологии дают основание для оптимистических прогнозов: человечеству не грозит тупиковая ситуация ни в отношении исчерпания энергетических ресурсов, ни в плане порождаемых энергетикой экологических проблем. Есть реальные возможности для перехода на альтернативные источники энергии (неисчерпаемые и экологически чистые). С этих позиций современные методы получения энергии можно рассматривать как своего рода переходные. Вопрос заключается в том, какова продолжительность этого переходного периода и какие имеются возможности для его сокращения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Энергетика — отрасль промышленности, охватывающая выработку, передачу и сбыт энергоресурсов (полезных ископаемых и их производных, используемых в качестве топлива), образует топливно-энергетический комплекс.
2. Отрасли энергетики

Энергетика включает в себя следующий ряд отраслей:

Электроэнергетика

Электроэнергетикой  называют процесс производства, передачи, распределения и сбыта потребителям электрической энергии. К электроэнергетике  относятся:

• В части генерации:
• Тепловая электроэнергетика — преобразование тепловой энергии, выделяющейся при сжигании топлив, в электрическую энергию;
• Ядерная энергетика на практике часто рассматривается как подвид тепловой электроэнергетики. В ней тепловая энергия, преобразуемая затем в электрическую, выделяется не при сжигании органического топлива, а при делении атомных ядер в реакторе;
• Гидроэнергетика — преобразование кинетической энергии естественного водяного потока в электроэнергию;  
• Альтернативная энергетика - перспективные виды электрогенерации, пока не получившие широкого распространения, такие как солнечная, ветровая и геотермальная энергетика;  
• Малая энергетика - производство электроэнергии в малых масшабах: дизельные, бензиновые, газопоршневые, газотурбинные электростанции, котельные, мини-ТЭЦ.
• В части передачи:
• Линии электропередачи различных уровней напряжения (в России — от 0,4 до 1150 кВ). Делятся на воздушные и кабельные. Различают передачу на высоком (от 110 кВ и выше), среднем (0,4—110 кВ) и низком (0,4 кВ, в том числе 110—380 В — напряжение в бытовой сети в России) напряжении. Обычно передачу на высоких напряжениях называют транспортом электроэнергии, на низких и средних — распределением;
• Трансформаторное хозяйство (подстанции) — служат для перехода с одного уровня напряжения на другой;
• Энергосбыт - организация продаж электроэнергии конечным потребителям. В 2004—2007 годах энергосбытовая деятельность в России была выделена в отдельный бизнес (отдельные юридические лица).

Теплоснабжение

Теплоснабжение (теплоэнергетика) — это процесс выработки и передачи потребителям тепловой энергии. Бывает децентрализованное (индивидуальное и местное) и централизованное (от котельных и ТЭЦ). В России основным теплоносителем в отопительных сетях является химически подготовленная вода, которая практически вытеснила перегретый пар (хотя в быту до сих пор часто используют словосочетание «паровое отопление»). Тепловая энергия вырабатывается как совместно с электроэнергией на ТЭЦ (т. н. комбинированная выработка, или теплофикация), так и на чисто тепловых станциях. Передаётся потребителям по утеплённым трубопроводам — в основном подземным, но иногда и наземно-надземным. Перед подачей конечному потребителю вода доводится до нормативной температуры в водогрейных котлах на централизованных тепловых пунктах (ЦТП). Важной тенденцией развития теплоснабжения в России является повсеместное возведение мини-ТЭЦ для крупных социально-значимых объектов.

Энергоресурсы

Добыча, переработка  и транспортировка энергоресурсов являются смежными отраслями энергетики, объединяемыми вместе с ней в  топливно-энергетический комплекс (ТЭК). В ТЭК, кроме энергетики, также  входят:

• газовая промышленность;
• угольная промышленность;
• нефтяная промышленность.

1.   Тепловая электроэнергетика

Тепловая электроэнергетика – это основная отрасль энергетики в России. Тепловую электроэнергию используют в промышленности и коммунальном хозяйстве по всей стране.

Электроэнергия  вырабатывается на тепловых электростанциях. Тепловые электростанции - это электростанции, вырабатывающие электроэнергию посредством преобразования химической энергии топлива в механическую энергию вращения вала электрогенератора.

Принцип работы тепловых электростанций заключается  в том, что в результате сжигания топлива в специальной камере сгорания, выделяется тепло, которое  превращает воду в специальной системе труб, расположенных в паровом котле, в пар. Давление пара вращает ротор турбины, передающей энергию вращения на вал генератора, который вырабатывает электрический ток. После этого пар конденсируется и снова становится водой, которая возвращается в систему труб. Получается замкнутый процесс.

Виды  теплоэлектростанций

Существуют  различные виды тепловых электростанций в зависимости от используемого  в них топлива и внутреннего  устройства.

На тепловых паротурбинных электростанциях (ТПЭС) в качестве топлива используют мазут, дизель, природный газ, уголь, торф, сланцы. КПД таких электростанций составляет около 40 %, а мощность может достигать 3-6 ГВт.

Государственные районные электрические станции (ГРЭС), оборудованы специальными конденсационными турбинами. Они не используются для  выработки тепла и обогрева зданий. Эти электростанции называют конденсационными.

Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) имеют теплофикационные турбины, которые преобразуют вторичную  энергию отработанного пара в тепловую энергию. Это тепло используют для обогрева зданий в коммунальном хозяйстве и для промышленных служб.

Газотурбинные электростанции (ГТЭС) работают на природном  газе или жидком топливе. Генератор в них вращает газовая турбина. КПД таких электростанций невысок, всего 27-29%, поэтому зачастую их используют как резервные источники электроэнергии для покрытия пиков нагрузки на электрическую сеть, или для электрификации небольших населенных пунктов.

Тепловые  электростанции с парогазотурбинной  установкой (ПГЭС) – комбинированные  электростанции. Они оснащены паротурбинными и газотурбинными механизмами. Такие электростанции позволяют использовать тепловую энергию, их КПД может достигать 41-44%.

Проблемы  отрасли

Недостатком всех тепловых электростанций является то, что они работают на невосполнимых видах топлива. Запасов этого топлива по оценкам экспертов хватит лишь на несколько десятков лет.

При этом сгорание этих видов топлива ведет  к образованию вредных веществ, которые оказывают неблагоприятное воздействие на окружающую среду. Это требует принятия жестких мер по защите окружающей среды.

В России последние десять лет постоянно  увеличивается расход топлива. Поэтому  для устойчивого развития необходимо сокращение расходов энергии, полученной из невозобновляемых источников недр, увеличение потребления возобновляемой энергии, преобразованной естественным или искусственным путем.

В связи  с этим в наше время разрабатывают  механизмы получения энергии  из восполняемых источников или других альтернативных источников энергии.

2. Атомная энергетика

Атомная энергетика очень перспективная и быстроразвивающаяся отрасль энергетики в России. Атомная энергетика заняла важное место в жизни человечества. В связи с возможным энергетическим кризисом она может быть эффективным решением этой проблемы.

Электроэнергия  производится на атомных электростанциях (АЭС). Принцип работы атомной электростанции такой же, как и тепловой электростанции, но для парообразования на них используют энергию радиоактивного распада.

Топливом  для таких электростанций является обогащенная руда урана. Ядерный  реактор работает на основе цепной ядерной реакции, когда деление одного ядра вызывает деление других ядер, это приводит к тому, что реакция сама себя поддерживает.

Для работы атомной электростанции нужен источник воды. Вода используется в реакторе для замедления реакций. Поэтому их располагают вблизи природных или искусственных водоемов и водостоков.

Управляют реактором с помощью специальных  управляющих стрежней. Делают эти  стрежни из соединений бора или кадмия. Эти соединения эффективно поглощают  тепловые нейтроны, и делают развитие цепной реакции невозможным. Запуск реактора приводит к выделению большого количества энергии, когда мощность достигает установленного уровня, специальные автоматы погружают управляющие стержни в глубь активной зоны.

Преимущества  атомных электростанций

Есть  очень много преимуществ атомных электростанций. Они полностью не зависят от мест добычи урана. Ядерное топливо компактно, срок его использования достаточно продолжителен. АЭС ориентированы на потребителя и становятся востребованы в тех местах, где существует острая нехватка органического топлива, а потребности в электроэнергии очень велики. Еще одним их достоинством является низкая стоимость полученной энергии, сравнительно небольшие затраты на строительство.

В сравнении  с тепловыми электростанциями атомные  электростанции не выделяют в атмосферу такого большого количества вредных веществ, и их работа не приводит к усилению парникового эффекта.

На данный момент перед учеными стоит задача повысить эффективность использования  урана. Ее решают с помощью реакторов-размножителей на быстрых нейтронах (РБН). Совместно с реакторами на тепловых нейтронах они повышают энерговыработку с тонны природного урана в 20-30 раз. При полном использовании природного урана становится рентабельной его добыча из очень бедных руд и даже извлечение его из морской воды. Использование АЭС с РБН ведет к некоторым техническим трудностям, которые в данный момент пытаются решить.

В качестве топлива Россия может использовать высокообогащенный уран, освободившийся в результате сокращения численности ядерных боеголовок.

Проблемы  атомных электростанций

Недостатком атомных электростанций является проблема безопасности атомной энергетики. После аварии на Чернобыльской АЭС были предприняты меры повышения безопасности, путем проведения технических и организационных мероприятий.

Возможность радиоактивного заражения окружающей среды – вот самый большой  риск работы атомных электростанций.

Важной  проблемой является захоронение  радиоактивных отходов. В нашей  стране существуют различные способы их переработки, перед тем как закопать в глубокие слои земли. Отходы прессуют, обрабатывают в печах, остекловывают, а затем упаковывают, придавая им компактность. На сегодняшний день ведутся активные поиски оптимального варианта обезвреживания радиоактивных отходов.

Только  решение проблемы безопасности атомных  электростанций позволит отрасли успешно развиваться дальше.

Перспективы развития атомной  энергетики.