Что является источником электрической энергии

Чем отличается ТЭЦ от ГРЭС? — «СГК Онлайн»

Что является источником электрической энергии

Любая электростанция представляет собой комплекс из оборудования, с помощью которого организуется преобразование энергии определенного источника (как правило, природного) в электрическую и тепловую энергию.

В гидроэнергетике таким источником выступает вода, в атомной – уран, а на тепловых электростанциях (ТЭС) применимо большое разнообразие элементов (от газа, угля и нефтепродуктов до биотоплива, торфа и геотермальных скважин).

В России порядка 70% электрогенерации обеспечивают именно ТЭС. 

В качестве расхожих обозначений ТЭС используется две аббревиатуры – ГРЭС и ТЭЦ.  Для обывателей они зачастую малопонятны, причем первую еще и путают с ГЭС, при том что это вообще разные виды генерации.

Гидроэлектростанция работает за счет водяного потока, а ее плотины для этого перегораживают реки (но есть исключения), а ГРЭС – за счет пара, хотя и такая станция может располагать собственным водохранилищем.

Однако ТЭС, которым также, как и ГЭС, жизненно необходима вода, способны эффективно функционировать и вдали от рек и водоемов – в таком случае на них обычно строят градирни, один из самых монументальных и заметных (после дымовых труб) технических элементов в тепловой энергетике. Особенно в зимнее время.

Градирни — один из самых монументальных и заметных) технических элементов в тепловой энергетике.
Скачать

Главное – электричество

Обозначение «ГРЭС»  – пережиток советского индустриального мегапроекта, на начальном этапе которого, в рамках плана ГОЭЛРО, решалась задача ликвидации дефицита, прежде всего, электрической энергии. Расшифровывается оно просто – «государственная районная электрическая станция».

Районами в СССР называли территориальные объединения (промышленности с населением), в которых можно было организовать единое энергоснабжение. И в узловых географических точках, обычно вблизи крупных месторождений сырья, которое можно было использовать в качестве топлива, и ставили ГРЭС.

Впрочем, газ на такие станции можно подавать и по трубопроводам, а уголь, мазут и другие виды топлива завозить по железной дороге. А на Березовскую ГРЭС компании «Юнипро» в красноярском Шарыпово уголь вообще приходит по 14-километровому конвейеру.

В современном понимании ГРЭС – это конденсационная электростанция (КЭС), по сравнению с ТЭЦ, очень мощная. Ведь главная задача такой станции – выработка электроэнергии, причем в базовом режиме (то есть равномерно в течение дня, месяца или года). Поэтому ГРЭС, как правило, расположены вдали от крупных городов – благодаря линиям электропередач такие объекты генерации работают на всю энергосистему. И даже на экспорт – как, например, Гусиноозерская ГРЭС в Бурятии, с момента своего запуска в 1976 году обеспечивающая львиную долю поставок в Монголию. И выполняющая для этой страны роль «горячего резерва». 

Интересно, что далеко не все станции, имеющие в своем названии аббревиатуру «ГРЭС», являются конденсационными; некоторые из них давно работают как теплоэлектроцентрали. Например, Кемеровская ГРЭС «Сибирской генерирующей компании» (СГК). «Изначально, в 1930-е годы, она вырабатывала только электроэнергию. Тем более что энергодефицит тогда был большой.

Но когда вокруг станции вырос город Кемерово, на первый план вышел другой вопрос – как отапливать жилые кварталы? Тогда станцию перепрофилировали в классическую теплоэлектроцентраль, оставив лишь историческое название – ГРЭС. Для того, чтобы работник с гордостью мог сказать: «Я работаю на ГРЭС!». Потребление угля на электричество и тепло на станции идет сегодня в пропорции 50 на 50», — объясняет «Кислород.

ЛАЙФ» начальник управления эксплуатации ТЭС Кузбасского филиала СГК Алексей Кутырев. 

В то же время на других ГРЭС, входящих в СГК – например, на Томь-Усинской (1345,4 МВт) и Беловской (1260 МВт) в Кузбассе, а также на Назаровской (1308 МВт) в Красноярском крае – 97% сжигаемого угля идет на генерацию электричества. И всего 3% – на выработку тепла. И такая же картина, за редким исключением – практически на любой другой ГРЭС.

«Для ТЭЦ электроэнергия, в отличие от ГРЭС – продукт побочный, такие станции в СССР и в России работают, прежде всего, для подогрева теплоносителя – и вырабатывают тепло, которое потом идет в жилые дома или на промышленные предприятия в виде пара. А сколько получается в итоге электроэнергия – не так уж и важно. Важно – выдать нужные гигакалории, чтобы потребителям, в основном – населению, было комфортно»      

Крупнейшей в России ГРЭС и третьей в мире тепловой станцией является Сургутская ГРЭС-2(входит в «Юнипро») – ее мощность 5657,1 МВт (мощнее в нашей стране – только две ГЭС, Саяно-Шушенская и Красноярская). При довольно приличном КИУМ более 64,5% эта станция выработала в 2017 году почти 32 млрд кВт*часов электрической энергии.

Эта ГРЭС работает на попутном нефтяном и природном газе. Крупнейшей же по мощности ГРЭС в стране, работающей на твердом топливе (угле), является Рефтинская — она расположена в 100 км от Екатеринбурга. 3,8 ГВт электрической мощности позволяют вырабатывать объемы, покрывающие 40% потребности всей Свердловской области.

 В качестве основного топлива на станции используется экибастузский каменный уголь. 

Кемеровская ГРЭС давно перепрофилирована в классическую теплоэлектроцентраль, ей оставлено лишь историческое название – ГРЭС.
Скачать

В приоритете – тепло

Теплоэнергоцентрали (ТЭЦ) – это еще один тип ТЭС, но это не конденсационная, а теплофикационная станция.  ТЭЦ, главным образом, производят тепло – в виде технологического пара и горячей воды (в том числе для горячего водоснабжения и отопления жилых и промышленных объектов).

Поэтому ТЭЦ являются ключевым элементом в централизованных системах теплоснабжения в городах, по уровню проникновения которых Россия является одним из мировых лидеров. Средние и малые ТЭЦ являются также незаменимыми спутниками крупных промышленных предприятий. Ключевая черта ТЭЦ – когенерация: одновременное производство тепла и электричества .

Это и эффективнее, и выгоднее выработки, например, только электроэнергии (как на ГРЭС) или только тепла (как на котельных). Поэтому в СССР в свое время и сделали ставку на повсеместное развитие теплофицикации. 

Принципиальное отличие ТЭЦ от ГРЭС, при том что все это котлотурбинные и паротурбинные электростанции — разные типы турбин.

На теплоэлектроцентралях ставят теплофикационные турбины марки «Т», отличие которых от конденсационных турбин типа «К» (которые работают на ГРЭС) – наличие регулируемых отборов пара. В дальнейшем он направляется, например, к подогревателям сетевой воды, откуда она идет в батареи квартир или в краны с горячей водой. Наибольшее распространение в нашей стране исторически получили турбины Т-100, так называемые «сотки».

Но работают на ТЭЦ и противодавленческие турбины типа «Р», которые производят технологический пар (у них нет конденсатора и пар, после того, как выработал электроэнергию в проточной части, идет напрямую промышленному потребителю). Бывают и турбины типа «ПТ», которые могут работать и на промышленность, и на теплофикацию. 

В турбинах типа «К» процесс расширения пара в проточной части заканчивается его кондесацией (что позволяет получать на одной установке большую мощность – до 1,6 ГВт и более). 

«Для ТЭЦ электроэнергия, в отличие от ГРЭС – продукт побочный, такие станции в СССР и в России работают, прежде всего, для подогрева теплоносителя – и вырабатывают тепло, которое потом идет в жилые дома или на промышленные предприятия в виде пара. А сколько получается в итоге электроэнергия – не так уж и важно. Важно – выдать нужные гигакалории, чтобы потребителям, в основном – населению, было комфортно»      

В отопительный сезон ТЭЦ работают по так называемому «тепловому графику» – поддерживают температуру сетевой воды в магистрали в зависимости от температуры наружного воздуха.

В этом режиме ТЭЦ могут нести и базовую нагрузку по электроэнергии, демонстрируя, кстати, очень высокие коэффициенты использования установленной мощности (КИУМ).

По электрическому графику ТЭЦ обычно работают в теплые месяцы года, когда отборы на теплофикацию с турбин отключаются. ГРЭС же работают исключительно по электрическому графику. 

Нетрудно догадаться, что ТЭЦ в России гораздо больше ГРЭС – и все они, как правило, сильно различаются по мощности. Вариантов их работы также великое множество. Некоторые ТЭЦ, например, работают как ГРЭС — такова, к примеру, ТЭЦ-10 компании «Иркутскэнерго».

Другие функционируют в тесной спайке с промышленными предприятиями – и потому не снижают свою мощность даже в летний период. Например, Казанская ТЭЦ-3 ТГК-16 снабжает паром гигант химиндустрии – «Казаньоргсинтез» (обе компании входят в Группу ТАИФ). А Ново-Кемеровская ТЭЦ СГК генерирует пар для нужд КАО «Азот».

Некоторые станции обеспечивают теплом и горячей водой преимущественно население – например, все четыре ТЭЦ в Новосибирске с 1990-х практически прекратили производство технологического пара. 

Случается, что теплоэлектроцентрали вообще не производят электрической энергии – хотя таких сейчас и меньшинство. Связано это с тем, что в отличие от гигакалорий, стоимость которых жестко регулируются государством, киловатты в России являются рыночным товаром. В этих условиях даже те ТЭЦ, что ранее не работали на оптовый рынок электроэнергии и мощности, постарались на него выйти.

В структуре СГК, например, такой путь прошла Красноярская ТЭЦ-3, до марта 2012 года вырабатывавшая только тепловую энергию. Но с 1 марта того года на ней ввели в строй первый угольный энергоблок в России на 208 МВт, построенный в рамках ДПМ. С тех пор эта станция вообще стала образцово-показательной в СГК по энергоэффективности и экологичности. Красноярская ТЭЦ-3 до марта 2012 года вырабатывала только тепловую энергию.

А сейчас является образцово-показательной в СГК по энергоэффективности и экологичности.
Скачать

Крупнейшие ТЭЦ в России работают на газе и находятся под крылом «Мосэнерго». Самой мощной, вероятно, можно считать ТЭЦ-26, расположенную в московском районе Бирюлево Западное – по крайней мере, по показателю электрической мощности 1841 МВт она опережает все другие ТЭЦ страны.

Эта электростанция обеспечивает централизованное теплоснабжение промышленных предприятий, общественных и жилых зданий с населением более 2 млн человек в районах Чертаново, Ясенево, Бирюлево и Марьино. Тепловая мощность у этой ТЭЦ хоть и высока (4214 Гкал/час), но не является рекордной.

У ТЭЦ-21 того же «Мосэнерго» мощность по теплу выше – 4918 Гкал/час, хотя по электроэнергии она немногим уступает «коллеге» (1,76 ГВт).

Подготовлено порталом «Кислород.ЛАЙФ»

Источник: https://sibgenco.online/news/element/what-distinguishes-tpp-from-tpp/

Категория:

   Автомобили и трактора

Публикация:

   Источники электрической энергии

Читать далее:

   Сцепление автомобиля

Источники электрической энергии

На автомобилях и тракторах электрическая энергия используется для зажигания рабочей смеси в цилиндрах, вращения коленчатого вала при пуске двигателя, внутреннего и наружного освещения, звуковой и световой сигнализации, питания контрольно-измери-тельных приборов и аппаратуры, предпускового разогрева двигателя при низких температурах и других целей.

Для питания всех потребителей электрического тока служат генератор и аккумуляторная батарея. Основным источником электрической энергии является генератор переменного тока; аккумуляторная батарея питает потребителей только при неработающем двигателе, во время его пуска и при работе с низкой частотой вращения коленчатого вала.

У большинства автомобилей и тракторов источники тока и приборы электрооборудования рассчитаны на напряжение или 24 В.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Аккумуляторная батарея на автомобиле служит для пуска двигателя стартером и питания током приборов электрооборудования при неработающем двигателе. Она состоит из отдельных аккумуляторов (элементов),- соединенных между собой последовательно перемычками. Бак батареи изготовляют из эбонита или кислотоупорной пластмассы со вставками эбонита и разделяют перегородками на отделения, в каждом из которых помещают один аккумулятор.

Аккумулятор состоит из положительных и отрицательных пластин, изолированных друг от друга сепараторами, изготовленными из мипора или мипласта. Сверху аккумулятор закрывают крышкой, в которой имеется отверстие для заливки электролита, закрываемое резьбовой пробкой с вентиляционным отверстием. Основным показателем, характеризующим аккумулятор, является его емкость.

Емкостью аккумулятора называется то количество электричества, которое может дать полностью заряженный аккумулятор при двадцатичасовом режиме разряда до напряжения 1,7 В. Емкость аккумулятора выражается ампер-часами (А • ч) и зависит от количества и размера параллельно соединенных пластин, а также от температуры электролита. Емкость аккумуляторной батареи, состоящей из нескольких аккумуляторов, соединенных последовательно, равна емкости одного аккумулятора.

Аккумуляторные батареи имеют условное обозначение (маркировку), которое наносится на баке, крышке или перемычке, например 6-СТ90 ЭМС. В маркировке первая цифра обозначает число аккумуляторов в батарее, буквы СТ — назначение батареи (стартер-ная), число после букв—номинальную емкость батареи в ампер-часах, последние буквы обозначают материал бака (Э — эбонит, Т — полиэтилен, П — пластмасса) и материал сепараторов (Р — ми-пор, С — стекловолокно, М — мипласт).

Генератор служит для питания потребителей и заряда аккумуляторной батареи при работающем двигателе. На всех изучаемых автомобилях устанавливаются трехфазные генераторы переменного тока с встроенным выпрямительным блоком.

Основными элементами генератора являются статор и ротор. Статор изготовляют в виде кольца (сердечника) из отдельных стальных пластин; на его внутренней поверхности имеется 18 зубцов, на которые надеты катушки обмотки, распределенные на три фазы.

Ротор представляет собой вал, на котором имеется обмотка возбуждения и шесть пар полюсов. На валу ротора, кроме того, установлены два контактных кольца, через которые в обмотку возбуждения подается электрический ток. По контактным кольцам скользят щетки. Ротор вращается в шариковых подшипниках, установленных в крышках статора. Внутри задней крышки генератора помещен выпрямительный блок.

Работа генератора осуществляется следующим образом. При включении зажигания ток от аккумуляторной батареи поступает в обмотку возбуждения и вокруг нее образуется электромагнитное поле.

При вращении ротора его магнитный поток пересекает витки обмоток статора и в них индуктируется переменный ток, который затем выпрямляется и поступает во внешнюю цепь, а также в обмотку возбуждения генератора. Напряжение генератора с увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя возрастает и может достигнуть недопустимого значения.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Кто создал электричество и в каком году

Для поддержания в цепи электрооборудования постоянного значения напряжения на автомобилях устанавливается контактно-транзисторный (ГАЗ-24, ГАЭ-53А) или бесконтактно-транзисторный (ЗИЛ-130, КамАЗ) реле-регулятор.

Принцип работы реле-регулятора состоит в следующем. При увеличении частоты вращения ротора напряжение генератора повышается и может превысить 13,5—14,7 В.

Для ограничения его в цепь обмотки возбуждения ротора с помощью реле-регулятора включается дополнительное сопротивление (резистор) или прекращается поступление тока совсем (в зависимости от типа реле-регулятора).

При этом напряжение генератора падает, регулятор снова пропускает ток в обмотку возбуждения или выключает резистор, и процесс повторяется. Таким образом, напряжение на выходе генератора остается практически постоянным в пределах 13,5— 14,7 В.

Рис. 1. Генератор переменного тока:
1 — сердечник статора, 2 — обмотка статора, 3 — выпрямительный блок, 4 — контактные кольца обмотки возбуждения, 5 и 13 — шариковые подшипники, 6 — щетки, 7 — пружины щеток, 8 — выводные зажимы, 9 — полюсы ротора, 10 — обмотка возбуждения ротора, 11 — стальная втулка, 12 — вал ротора, 14 — шкив, 15 — крыльчатка, 16 — крышки

Рекламные предложения:

Читать далее: Сцепление автомобиля

Категория: — Автомобили и трактора

→ Справочник → Статьи → Форум

Источник: http://stroy-technics.ru/article/istochniki-elektricheskoi-energii

Виды источников электрической энергии

Что является источником электрической энергии

В настоящее время человечество научилось вырабатывать электричество многими способами, используя разные источники энергии. Каждый метод имеет недостатки, а источники требуют индивидуального подхода, чтобы они были использованы с максимальным коэффициентом полезного действия. Рассмотрим детально, какие варианты добычи электрической энергии сегодня известны человечеству.

Невозобновляемые источники энергии

В эту группу включают ресурсы природного происхождения, которые расходуются с целью получения электричества быстрее, чем они могут восстановиться естественным образом. К ним относят:

  • каменный уголь;
  • ядерное горючее;
  • природный газ;
  • торф;
  • нефть.

Отрицательной стороной данных источников энергии является то, что они исчерпываются. Ежегодно добыча вышеперечисленных энергоносителей увеличивается и дорожает, ведь приходится проводить работы в труднодоступных местах.

Чтобы получить электричество, ископаемые необходимо сжечь, что приводит к выбросу в атмосферу вредных веществ в большом количестве. Таким образом, использование невозобновляемых источников приводит к истощению планеты, а также загрязнению ее атмосферы.

По оценкам специалистов, запасов невозобновляемых источников энергии хватит максимум на 100 лет. Поэтому уже сегодня ведется интенсивная работа в направлении развития энергетики из возобновляемых источников.

Возобновляемые источники энергии

В данную категорию попадают источники, имеющие возможность непрерывно обновляться в биосфере планеты. К ним относится солнечный свет, движение воздушных масс, волны на поверхности океана, течение рек. Все эти источники экологически чистые, так как при генерировании энергии не выделяют вредных веществ и соединений.

Кроме того, производство энергии с их помощью не требует больших затрат, что снижает себестоимость каждого киловатта выработанного электричества. К примеру, солнечные панели не требуют как такого обслуживания, разве что почистить защитное закаленное стекло по мере загрязнения. Ветровые электростанции сложнее в эксплуатации ввиду наличия в конструкции механических деталей.

Но в отличие от солнечных панелей, они могут вырабатывать электричество даже ночью, при наличии ветра.

Независимо от типа возобновляемого источника, его использование для производства электричества не приводит к нагреву планеты и загрязнению атмосферы. В последние годы нетрадиционныеисточники энергии активно осваиваются в Украине. Для развития солнечной энергетики был принят ряд законов, которые ввели в действие “Зеленый тариф”.

Согласно ему каждый, кто производит электричество из возобновляемых источников энергии, может продавать его государству по выгодной цене. Рациональнее всего подключать солнечные электростанции под Зеленый тариф, потому что они быстро окупаются в течении 5-6 лет, а срок их эксплуатации составляет не менее 20 лет.

Поэтому сегодня это один из самых выгодных способов вложения денег в энергетический бизнес.

еще не добавлены

Источник: https://elektro.in.ua/65-vidy-istochnikov-elektricheskoj-energii.html

Что такое электростанция. Оборудование электростанций. Энергетика. Энергосистема

Что является источником электрической энергии

Электрическая станция — совокупность установок, оборудования и аппаратуры, используемых непосредственно для производства электрической энергии, а также необходимые для этого сооружения и здания, расположенные на определённой территории.

Существует множество типов электростанций. Отличия заключаются в технических особенностях и исполнении, а также в виде используемого источника энергии. Но несмотря на все различия большинство электростанций используют для своей работы энергию вращения вала генератора.

Станции разных типов объединены в Единую энергетическую систему, позволяющую рационально использовать их мощности, снабжать всех потребителей.

Основное оборудование электростанций

К основному оборудованию электростанций можно отнести:

  • генераторы;
  • турбины;
  • котлы;
  • трансформаторы;
  • распределительные устройства;
  • двигатели;
  • выключатели;
  • разъединители;
  • линии электропередач;
  • средства автоматики и релейной защиты

Энергосистемы

Энергосистемы — совокупность энергетических ресурсов всех видов, методов и средств их получения, преобразования, распределения и использования, обеспечивающих снабжение потребителей всеми видами энергии.

Что входит в энергосистему

В энергосистемы входят:

  • электроэнергетическая система;
  • система нефте- и газоснабжения;
  • система угольной промышленности;
  • ядерная энергетика;
  • нетрадиционная энергетика.

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

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.

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 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.

Энергетика

Энергетика — область общественного производства, охватывающая энергетические ресурсы, выработку, преобразование, передачу и использование различных видов энергии. Энергетика каждого государства функционирует в рамках созданных соответствующих энергосистем.

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:

  • получение и концентрация энергетических ресурсов, примером может послужить добыча, переработка и обогащение ядерного топлива;
  • передача ресурсов к энергетическим установкам, например доставка мазута на тепловую электростанцию;
  • преобразование с помощью электростанций первичной энергии во вторичную, например химической энергии угля в электрическую и тепловую энергию;
  • передача вторичной энергии потребителям, например по линиям электропередачи.

Энергетика как наука, в соответствии с номенклатурой специальностей научных работников, утверждённой Министерством образования и науки Российской Федерации, включает следующие научные специальности:

  • Энергетические системы и комплексы;
  • Электрические станции и электроэнергетические системы;
  • Ядерные энергетические установки;
  • Промышленная теплоэнергетика;
  • Энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии;
  • Техника высоких напряжений;
  • Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты.

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 натрадиционную 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 единична электрическая мощность очень часто превышает 1000 Мвт. Традиционная электроэнергетика делится на несколько направлений.

Тепловая энергетика (теплоэнергетика)

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

Тепловые электростанции делятся на:

  • Паротурбинные электростанции, на которых энергия преобразуется с помощью паротурбинной установки;
  • Газотурбинные электростанции, на которых энергия преобразуется с помощью газотурбинной установки;
  • Парогазовые электростанции, на которых энергия преобразуется с помощью парогазовой установки.

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. 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.

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.

Ядерная энергетика

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

По доле АЭС в выработке электроэнергии первенствует Франция, 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.

Нетрадиционная электроэнергетика (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.

Направления нетрадиционной энергетики:

  • Малые гидроэлектростанции
  • Ветровая энергетика
  • Геотермальная энергетика
  • Солнечная энергетика
  • Биоэнергетика
  • Установки на топливных элементах
  • Водородная энергетика
  • Термоядерная энергетика.

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. 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 %), газопоршневые электростанции, газотурбинные установки малой мощности на дизельном и газовом топливе.

Электрические сети

Электрическая сеть — совокупность подстанций, распределительных устройств и соединяющих их линий электропередачи, предназначенная для передачи и распределения электрической энергии. 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.

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.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как рассчитать резистивный делитель

Такие условия могут быть реализованы в большинстве стран мира 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:

  • источника тепла, например котельной;
  • тепловой сети, например из трубопроводов горячей воды или пара;
  • теплоприёмника, например батареи водяного отопления.

Централизованное теплоснабжение

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:

  • Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), которые также могут вырабатывать и электроэнергию;
  • Котельные, которые делятся на:

Децентрализованное теплоснабжение

Источник: https://energosmi.ru/archives/9500

Атомная энергетика и в будущем будет надежным источником электрической энергии | ŠKODA JS a.s

Атомные технологии формировали историю человечество во второй половине двадцатого века. Сегодня ничто не может сравниться с атомной энергетикой, с ее надежностью, экологичностью, безопасностью и эффективностью. Я рад, что наша компания является лидером в данной области и убежден, что как минимум еще в двадцать первом веке атомная энергетика по-прежнему будет наилучшим выбором.

Для себя я данную специальность выбрал еще во время учебы в институте. Частично это было вызвано влиянием профессора Франтишка Дубшека, но главное, что повлияло на мой выбор, была вера в будущее и потенциал атомной энергетики. Мне повезло, что после окончания института в 1996 г.

я поступил на работу на АЭС «Темелин», получив уникальный шанс лично участвовать в таком грандиозном проекте, каким, несомненно, строительство и пуск АЭС являются. У меня была возможность учиться от корифеев данной отрасли, обладавших многолетним опытом строительства энергоблоков в Чехословакии.

Мы работали в условиях, когда мало кто верил в наш успех, но тем более сладким было ощущение, когда первый энергоблок дал первую электроэнергию в сеть.

В определенной мере я завидую коллегам из дивизиона Словакия, которые ныне находятся в подобной ситуации, и желаю, чтоб такие же ощущения могли проживать и наши последователи, естественно, в идеальном случае в ходе строительства новых энергоблоков в Чешской Республике.

Принимаем участие в строительстве, эксплуатации, техническом обслуживании и модернизации ядерных блоков

Уже практически 65 лет мы работаем в отрасли, которая является примером того, как результаты научных исследований могут быть успешно применены на практике. Посостоянию на конец 2019 г. в 30 странах мира по статистике Всемирной атомной ассоциации эксплуатируется 444 атомных реактора общей мощностью 395 756 МВт эл. Строится еще 55 энергоблоков в 17 странах.

В Евросоюзе на АЭС производится почти одна треть общего объема производства электроэнергии. Ныне строятся АЭС в Белоруссии, Финляндии, Франции, в России и в Словакии, ведется подготовка к строительству в Болгарии, Чехии, Финляндии, Литве, Венгрии, Польше, Румынии, России, Великобритании, в Турции и на Украине.

В Чешской Республике на АЭС производится почти одна треть общего объема электроэнергии, предполагается, что

после истечения срока эксплуатации угольных электростанций вклад атомных АЭС в общий объем производства электроэнергии увеличится до 50 %.

Мы принимали активное участие в ходе производства, монтажа и ввода в эксплуатации всех шести энергоблоков, ныне эксплуатируемых в ЧР.

В настоящее время обеспечиваем комплектное техническое обслуживание и модернизацию энергоблоков, кроме того, мы внесли весомый вклад в продление сроков эксплуатации и увеличение мощности АЭС, ныне в сотрудничестве с эксплуататором решаем широкий спектр задач, связанных с обеспечением эксплуатации АЭС.

Мы рады, что был определен план-график работ по подготовке к строительству новых энергоблоков. В ходе подготовки предложения на сооружение второй очереди АЭС «Темелин» в 2009 – 2014 гг. мы убедились в том, что мы в состоянии справиться с таким крупным и сложным проектом.

На АЭС «Моховце» мы ныне получаем ценный опыт работы в
условиях современного европейского законодательства и европейских технических стандартов, мы являемся одной из двух компаний, которые сегодня имеют опыт работы в таком проекте. Мы убеждены в том, что получим возможность применить свои знания и опыт в ходе строительства новых энергетических объектов в Чешской Республике.

Мы готовы внести свой вклад в то, чтобы Чешская Республика располагала современной и эффективной энергетикой, представленной сочетанием АЭС, газовых и парогазовых электростанций, гидроэлектростанций, с растущей долей возобновляемых источников, в частности, солнечных электростанций.

Предлагаем уверенность и перспективу

Одним из наших ключевых параметров является преемственность. Мы относимся к наиболее старым и одновременно наиболее современным фирмам в отрасли во всем мире. Мы умеем применять свой опыт и учитывать опыт других компаний, умеем анализировать и развивать технические решения, следим за развитием в отрасли и
активно в нем участвуем.

Наша команда создавалась постепенно, ключевым фактором была и остается передача опыта и знаний новому поколению. Существенная часть нашего конкурентного преимущества не состоит лишь в станках и компьютерах, а в силе персонала компании. Мы любим свою работу, верим в ее перспективу и умеем ее делать.

Постепенно развивается и атомная энергетика, строятся новые АЭС, постепенно будут выводиться из эксплуатации реакторы, построенные в прошлом. Вывод АЭС из эксплуатации (decommissioning) будет неотъемлемой составляющей нашей отрасли уже в ближайшие годы. Ныне мы уже принимаем участие в одном таком проекте, а именно на АЭС «Ясловские Богунице» в Словакии. Замена существующих реакторов более современными реакторами принесет большое количество возможностей для
работы в данной области.

Таким образом, сегодня мы можем нашим нынешним сотрудникам и будущим коллегам предложить уверенность в будущем, которую обеспечит работа в современной технологической фирме с гарантированной перспективой, выходящей за рамки половины 21 века.

Источник: https://www.skoda-js.cz/ru/atomnaa-energetika-i-v-budusem-budet-nadeznym-istocnikom-elektriceskoj-energii/

Источники энергии

Прежде всего, стоит отметить, что ресурсом для солнечной энергетики служит энергия солнечного света. Преобразовать которую можно либо в электрическую или же в тепловую энергию. Делается это при помощи специальных установок.

Исходя и расчётов учёных, можно сделать вывод, что за неделю на поверхность земли с солнца попадает такое количество энергии, которое в несколько раз превышает количество энергии вырабатываемой различными источниками на земле.

Несомненно, солнечная энергетика, это отрасль подающие большие надежды, но всё-таки она имеет две стороны медали.

С плюсами более или мене всё ясно. Это всеобщая доступность и неисчерпаемость ресурса. То к минусам стоит отнести такие аспекты как:

  • относительная зависимость от условий погоды и времени суток;
  • необходимость использовать аккумуляторы при получении солнечной энергии;
  • дороговизна оборудования при эксплуатации;
  • перепады температур в сторону повышения на поверхности установок для сбора энергии солнечного света.

Читать далее

Энергия ветра

Обращаясь к этому источнику энергии, становится ясно, что ресурсы его неисчерпаемы и крайне велики. С точки зрения неисчерпаемости и экологичности, сильнейшие потоки воздуха обволакивающие нашу планету, таят в себя огромный энергопотенциал. Уместен вопрос, как такой перспективный источник как ветровая энергия не применяется на все 100%?

Известно, что употребление потоков воздушных масс в качестве неиссякаемого источника энергии началось ещё в Древнем Египте. ветряные установки использовали для доставки водных масс и переработки зерновых культур. Такой принцип действия сохранился и спустя века.

В Англии существует и исправно работает ветряная мельница, сооруженная в семнадцатом веке. А в нашей стране, по дореволюционным данным, функционировало порядка двух ста пятидесяти тысяч ветряных мельниц. В совокупности они выдавали около полутора миллионов киловатт энергии.

Применение подобных установок, позволяло обрабатывать до трёх миллиардов пудов зерна за год.

В наше же время ветроэнергетика применяется для получения электроэнергии. Это уже более сложный и трудоёмкий процесс, в котором задействовано множество различных компонентов.

Читать далее

Биоэнергетика

Растительный покров Земли составляет более 1800 млрд. т сухого вещества, что энергетически эквивалентно известным запасам энергии полезных ископаемых. Леса составляют около 68% биомассы суши, травяные экосистемы – примерно 16%, а возделываемые земли – только 8%.

Для сухого вещества простейший способ превращения биомассы в энергию заключается в сгорании – оно обеспечивает тепло, которое в свою очередь превращается в механическую или электрическую энергию. Что же касается сырого вещества, то в этом случае древнейшим и наиболее эффективным методом превращения биомассы в энергию является получение биогаза (метана).

Метановое «брожение», или биометаногенез, – давно известный процесс превращения биомассы в энергию. Он был открыт в 1776 г. Вольтой, который установил наличие метана в болотном газе.

Биогаз, получающийся в ходе этого процесса, представляет собой смесь из 65% метана, 30% углекислого газа, 1% сероводорода (Н2S) и незначительных количеств азота, кислорода, водорода и закиси углерода. Болотный газ дает пламя синего цвета и не имеет запаха.

Его бездымное горение причиняет гораздо меньше неудобств людям по сравнению со сгоранием дров, навоза жвачных животных или кухонных отбросов. Энергия, заключенная в 28 м3 биогаза, эквивалентна энергии 16,8 м3 природного газа, 20,8 л нефти или 18,4 л дизельного топлива.

Читать далее

Термальная энергия

Сегодня повсеместно признано, что геотермальная энергия является одним из наиболее надежных видов возобновляемой альтернативной энергии в мире.

Тепло, которое круглосуточно выделяют земные недра, доступно для людей в любое время года и никак не зависит от ископаемых ресурсов топлива. Получение энергии из термальных источников земли является экологически чистым процессом и не наносит вреда окружающей среде.

При этом по оценкам геологоразведочных служб запасы геотермальных источников в 10-12 раз превосходят залежи органического топлива.

Термальные регионы существуют во многих областях мира. Эти зоны обычно расположены в местах наибольшей сейсмической активности там, где происходит подвижка тектонических плит и их разрывы. Поэтому наиболее перспективными в плане развития геотермальной энергетики считаются зоны вулканической активности.

Тепло, получаемое из недр планеты, может использоваться как для обогрева жилых домов и производственных помещений, теплиц непосредственно, так и для производства электрической энергии. В настоящий момент наиболее распространенной является практика прямого использования геотермального тепла из-за технической простоты.

Читать далее

Гидроэнергетика

Процесс использования энергии естественного движения, т.е. течения, водных масс в русловых водотоках и приливных движениях. Чаще всего используется энергия падающей воды. До середины 19 в. для этого применялись водяные колеса, преобразующие энергию движущейся воды в механическую энергию вращающегося вала.

Позднее появились более быстроходные и эффективные гидравлические турбины. До конца 19 в. энергия вращающегося вала использовалась непосредственно, например для размола зерна или для приведения в действие кузнечных мехов и молота.

В наши дни практически вся механическая энергия, создаваемая гидравлическими турбинами, преобразуется в электроэнергию.

Почти вся гидравлическая энергия представляет собой одну из форм солнечной энергии и поэтому относится к возобновляемым природным энергоресурсам. Под лучами солнца испаряется вода из озер, рек и морей. Образуются облака, идет дождь, и вода в конце концов возвращается в водные бассейны, т.е. туда, откуда испарилась.

С таким круговоротом воды в природе связаны колоссальные количества энергии. Географическая область умеренного климата высотой над уровнем моря около 2500 м и количеством осадков порядка 1000 мм/год теоретически могла бы непрерывно давать более 750 кВт с каждого квадратного километра площади.

Читать далее

Последние новости по теме «Возобновляемые источники энергии»

Источник: https://www.cleanenergo.ru/istochniki-energii/

Радиоизотопные источники электрической энергии и тепла

Э. Кэбин

    Радиоизотопные источники энергии — устройства использующие энергию, выделяющуюся при радиоактивном распаде, для нагрева теплоносителя или преобразующие её в электроэнергию.

Радиоизотопные термоэлектрические генераторы
(radioisotope thermoelectric generator (RTG, RITEG)

    Радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ) преобразует тепловую энергию, выделяющуюся при естественном распаде радиоактивных изотопов, в электроэнергию.     РИТЭГ состоят из двух основных элементов: источника тепла, который содержит радиоактивный изотоп, и твердотельных термопар, которые преобразуют тепловую энергию распада плутония в электричество.

Термопары в РИТЭГе используют тепло от распада радиоактивного изотопа для нагрева горячей стороны термопары и холода пространства или планетарной атмосферы для получения низкой температуры на холодной стороне.     По сравнению с ядерными реакторами РИТЭГи значительно компактнее и проще конструктивно. Выходная мощность РИТЭГ весьма невелика (до нескольких сотен ватт) и небольшой КПД.

Зато в них нет движущихся частей и они не требуют обслуживания на протяжении всего срока службы, который может исчисляться десятилетиями.     В усовершенствованном типе РИТЭГа − The Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator (MMRTG), который стал применяться в последнее время, был изменен состав термопары. Вместо SiGe в MMRTG для термопар  применяется PbTe/TAGS (Te, Ag, Ge, Sb).

    MMRTG предназначен для производства 125 Вт электроэнергии в начале миссии, с падением до 100 Вт после 14 лет. При массе 45 кг MMRTG обеспечивает около 2.8 Вт/кг электроэнергии в начале жизни. Конструкция MMRTG способна работать как в вакууме космического пространства, так и в планетарных атмосферах, например, на поверхности Марса.

MMRTG обеспечивает высокую степень безопасности, минимизацию веса оптимизацию уровней мощности в течение минимального срока службы в 14 лет.     NASA также работает над новой технологией RTG, называемой Advanced Stirling Radioisotope Generator ASRG (Радиоизотопный генератор Стирлинга). ASRG, как и MMRTG, преобразует тепло распада плутония-238 в электричество, но не использует термопары.

Вместо этого тепло распада заставляет газ расширяться и осциллировать поршень, подобно двигателю автомобиля. Это перемещает магнит назад и вперед через катушку более 100 раз в секунду, генерируя электричество для космического корабля. Количество вырабатываемой электроэнергии больше, чем у MMRTG, примерно на 130 ватт, с гораздо меньшим количеством плутония-238 (примерно на 3.6 кг меньше).

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  В чем разница между дросселем и катушкой индуктивности

Это результат более эффективного преобразования цикла Стирлинга. Если для миссии требуется больше энергии, можно использовать несколько ASRG, чтобы генерировать больше энергии. На сегодняшний день нет запланированных миссий, которые будут использовать ASRG, но они разрабатываются для 14-летней миссии.

    Существует концепция подкритических РИТЭГ.

Подкритический генератор состоит из источника нейтронов и делящегося вещества с как можно большей критической массой. Нейтроны источника захватываются атомами делящегося вещества и вызывают их деление.

Очень важное место при выборе рабочего изотопа играет образование дочернего изотопа, способного к значительному тепловыделению, так как цепь ядерного преобразования при распаде удлиняется и соответственно возрастает общая энергия, которую можно использовать. Наилучшим примером изотопа с длинной цепью распада и с энерговыделением на порядок большим, чем у большинства других изотопов, является уран-232. Основное преимущество такого генератора в том что энергия распада реакции с захватом нейтрона может быть гораздо выше энергии спонтанного деления. Соответственно, потребное количество вещества гораздо ниже. Количество распадов и радиационная активность в пересчете на тепловыделение также ниже. Это снижает вес и размеры генератора.

    Требования к характеристикам радиоизотопов, использующихся в РИТЭГах, к сожалению часто противоречивы. Для того, чтобы достаточно долго поддерживать мощность для выполнения задачи период полураспада радиоизотопа должен быть достаточно велик. С другой стороны, у него должна быть достаточно высокая объёмная активность для получения значительного энерговыделения в ограниченном объёме установки.

А это означает, что период полураспада у него не должен быть слишком мал, ибо удельная активность обратно пропорциональна периоду распада.     У радиоизотопа должен быть удобный для утилизации вид ионизирующего излучения. Гамма-излучение и нейтроны достаточно легко покидают конструкцию, унося заметную часть энергии распада. Высокоэнергетичные электроны β-распада хотя и неплохо задерживаются, однако при этом образуется тормозное рентгеновское излучение, уносящее часть энергии.

Кроме того, гамма-, рентгеновское и нейтронное излучения зачастую требуют специальных конструктивных мер по защите персонала (если он присутствует) и близкорасположенной аппаратуры.     Предпочтительным для радиоизотопной генерации энергии является альфа-излучение.     Не последнюю роль в выборе радиоизотопа является его относительная дешевизна и простота его получения.

  Типичные периоды полураспада для радиоизотопов, используемых в РИТЭГ, составляют несколько десятилетий, хотя изотопы с более короткими периодами полураспада могут использоваться для специализированных применений.

Бета-вольтаические источники питания
(Betavoltaic power sources)

Рис. 1. Схема  бетавольтаического источника питания

Источник: http://nuclphys.sinp.msu.ru/nuc_techn/isotopes/index.html

Альтернативные источники электрической энергии промышленного применения

К неоспоримым достоинствам термоэлектрического прямого преобразования тепловой энергии в электрическую следует отнести отсутствие промежуточного звена, как, например, в работе тепловой или атомной электростанции, где тепловая энергия преобразуется в механическую, а затем механическая энергия преобразуется в электрическую. Также термоэлектрические генераторы (ТЭГ) обладают такими уникальными качествами, как полная автономность, высокая надежность, простота эксплуатации, бесшумность и долговечность.

Среди преимуществ, определяющих при выборе среди прочих приоритет термоэлектрического преобразования, во многих приложениях — это отсутствие движущихся частей и, как одно из следствий, отсутствие вибраций, а также необходимости применения жидкостей и/или газов под высоким давлением. (Преобразование происходит в самом термоэлектрическом веществе.

) Работоспособность не зависит от пространственного положения и наличия гравитации. ТЭГ можно применять при больших и малых перепадах температур. Последнее становится наиболее актуальным, если учесть, что до 90% сбрасываемой (отводимой) тепловой энергии на промышленных объектах и оборудовании выделяется при температуре поверхностей до +300 °С.

Термоэлектрическое преобразование универсально, оно допускает использование практически любых источников теплового потока, в том числе при малых перепадах температур, при которых применение иных способов преобразования невозможно в принципе.

Сферы применений ТЭГ крайне разнообразны: от энергообеспечения космических аппаратов, находящихся на удаленных от Солнца орбитах, питания оборудования газо- и нефтепроводов, морских навигационных систем до бытовых генераторных устройств, например в составе дровяной топочно-варочной печи, камина и котла.

Приведем несколько примеров практического применения ТЭГ:

  • использование отводимого от двигателей (автомобильных, корабельных и др.) тепла;
  • автономные источники питания электроэнергии для обеспечения работоспособности котельных, установок по переработке отходов и др.;
  • источники питания для катодной защиты нефте- и газопроводов;
  • автономное обеспечение энергией электронных блоков и насосов водяных котлов и мусоро­сжигательных установок;
  • преобразование тепла природных источников (например, гео­термальных вод) в электрическую энергию;
  • обеспечение питанием различных устройств телеметрии и автоматики на объектах, удаленных от линий электропередачи;
  • обеспечение автономным питанием маломощных электронных устройств (беспроводные датчики) за счет накапливаемой энергии (Energy Harvesting), собираемой при наличии минимальных перепадов температур (менее 10 °С);
  • получение электрической энергии на солнечных концентраторах за счет разности температур горячего и охлажденного теплоносителя в контуре.

Термоэлектрические генераторы промышленного применения

В качестве источника тепла для современных промышленных ТЭГ чаще всего применяют тепловую энергию, выделяемую при сжигании природного газа. Также используется тепловая энергия, отводимая от двигателей внутреннего сгорания, тепловая энергия пара, другие доступные источники тепла на промышленных объектах. Выходная мощность генераторов определяется типом и числом термоэлектрических модулей, входящих в состав генератора, а также конструкцией радиаторов.

Линейка выпускаемых компанией «Криотерм» ТЭГ промышленного назначения обеспечивает возможность получения электрической мощности от 2 до 200 Вт от одного генератора. Следует отметить, что производитель указывает выходную мощность для наихудших условий эксплуатации и среднестатистически можно ожидать результаты, превосходящие гарантированные в полтора раза и более.

При выполнении условий согласования можно суммировать вырабатываемую мощность от нескольких генераторов.

В упрощенном виде термоэлектрический генератор можно представить в виде металлической теплораспределительной пластины со стороны источника тепла, термо­электрического генераторного модуля (ТГМ) и охлаждающего радиатора, отводящего тепло, проходящее через модуль в окружающим среду и создающего необходимый для работы ТГМ перепад температур (рис. 1). Вся конструкция должна сжиматься с усилием, обеспечивающим надежную передачу тепла от источника в окружающую среду с одной стороны и не допускающей превышения допустимого усилия при тепловом расширении конструкции.

Рис. 1. Базовая конструкция термоэлектрического генератора

На рисунке видно, что сжатие обеспечивается с помощью резьбовых соединений и рессорной пружины. Пружины могут быть также иной конструкции, например витой или дисковой. Целью конструкции является обеспечение равномерности усилия сжатия в заданном интервале температур. Благодаря своей простоте базовая конструкция обладает высокой надежностью и долговечностью (срок службы может превышать 10 лет).

Универсальный термоэлектрический генератор Б4-М

Универсальный генератор Б4-М позволяет получать напряжение питания 12 В при установке на вертикальные горячие поверхности с температурой +250 °С и обеспечиваю­щие мощность теплового потока через генератор 300 Вт. Генератор обеспечивает непрерывную круглосуточную работу без постоянного наблюдения за его функционированием.

Степень защиты ТЭГ Б4-М от прикосновения к токоведущим частям, попадания твердых посторонних тел и жидкости — IP35 по ГОСТ 14254-96. Генератор предназначен для работы в помещении и на открытом воздухе при любой погоде. Генератор снабжен бронерукавом, служащим защитой проводов выходного напряжения от механических повреждений и перегрева (рис. 2).

На бронерукаве также установлен разъем выходного напряжения.

Рис. 2. Внешний вид и состав ТЭГ Б4-М (1 — рабочая поверхность; 2 — кожух; 3 — отверстия для крепежа; 4 — ребра радиатора; 5 — разъем подключения переходного устройства

В реальных условиях эксплуатации в силу ряда факторов достаточно сложно обеспечить постоянную температуру источника тепла. В этой связи для защиты от перегрева и повышения надежности генератор имеет встроенную тепловую защиту, предотвращающую выход из строя генератора при нагреве установочной поверхности до +300 °С. Основные технические характеристики ТЭГ Б4-М приведены в таблице 1.

В процессе проектирования систем с применением термоэлектричесих генераторов возникает вопрос: какими будут выходные параметры генератора при температурах ниже номинальной? На рис. 3 приведена зависимость выходной мощности генератора Б4-М на согласованной нагрузке от температуры источника тепла.

На графике видна область срабатывания тепловой защиты после роста температуры источника тепла свыше +260 °С, при котором происходит уменьшение теплового потока через термоэлектрический модуль и, как следствие, снижение вырабатываемой электрической мощности. Испытания производились при комнатной температуре, в условиях естественной конвекции.

Для нормальной работы ТЭГ Б4-М необходимо охлаждение радиатора, поэтому важно обеспечить свободное прохождение воздуха вдоль его ребер.

Эксплуатация генератора на открытом воздухе, как правило, дает лучшие результаты за счет присутствия дополнительного естественного обдува радиатора, при этом защищать генератор от дождя и снега необходимости нет, так как попадание влаги на радиатор дополнительно охлаждает его и, соответственно, увеличивает вырабатываемую мощность устройства. Для питания электронных устройств рекомендуется применять соответствующий стабилизатор напряжения.

Рис. 3. Типовые результаты испытаний генератора Б4-М

Термоэлектрический генератор ТЭГ-5

Модернизация инфраструктуры промышленных предприятий и внедрение современных систем энергоучета зачастую ограничены отсутствием электрического питания в местах установки различных приборов телеметрии и передачи данных. При этом во многих случаях в наличии есть паропровод.

Для получения источника электрической энергии от тепловой энергии пара служит термоэлектрический генератор ТЭГ-5 (рис. 4), устанавливаемый на паропроводах промышленных объектов и имеющий выходную мощность 5 Вт, гарантированную производителем для самых неблагоприятных сочетаний условий эксплуатации.

Основные технические характеристики приведены в таблице 2.

Рис. 4. Генератор ТЭГ-5: сверху габаритные размеры; внизу внешний вид

 Термоэлектрический генератор на газовом топливе ТЭГ-15

Термоэлектрический генератор на газовом топливе ТЭГ-15 (рис. 5) предназначен для получения электрической энергии для питания аппаратуры учета расхода газа путем преобразования тепловой энергии сжигания газового топлива в электрическую. Генератор успешно эксплуатируется на газораспределительных пунктах и обеспечивает автономное питание систем сбора и передачи информации, независимое от внешних источников электрической энергии.

Рис. 5. Термоэлектрический генератор ТЭГ-15 на газораспределительных пунктах

Применение термоэлектрических генераторов на газовом топливе позволяет снизить затраты, исключив необходимость подключения к линиям электроснабжения пунктов размещения измерительной и передающей аппаратуры.

Генераторы снабжены аккумуляторными батареями и устройством контроля заряда и работы устройства. Как указано в таблице 3, номинальная мощность генератора составляет 15 Вт. Этой мощности достаточно для питания современных электронных приборов учета расхода и параметров газа.

В случае необходимости получения большей мощности или резервирования генераторы могут каскадироваться.

Термоэлектрический генератор ГТГ-200

ГТГ-200 (рис. 6) является автономным источником электроэнергии, работающим на природном газе, пропане или пропан-бутановой смеси. Применяется для комплектации автономных источников питания (АИП) мощностью 200–2000 Вт.

Рис. 6. Устройство термоэлектрического генератора ГТГ-200

Высокая вырабатываемая генератором мощность определяется применением в нем среднетемпературных термоэлектрических генераторных модулей серии Mars, обеспечивающих выходную мощность до 45 Вт (базовый вариант 40 Вт) и предназначенных для применения совместно с источником тепла с температурой +530 °С и мощностью теплового потока 650 Вт. Основные параметры этого генераторного модуля приведены в таблице 4, внешний вид на рис. 7, нагрузочная характеристика на рис. 8.

Рис. 7. Среднетемпературный генераторный модуль серии Mars

Гарантийный срок эксплуатации генераторного модуля серии Mars составляет 10 лет.

Рис. 8. Типовая вольт-амперная характеристика генераторного модуля Mars

Генераторы термоэлектрические ГТГ-200 применяются в качестве необслуживаемых автономных источников электроэнергии постоянного тока и тепла в составе независимых автономных источников энергопитания для станций катодной защиты газопроводов от коррозии, питания изолированных от стационарного электроснабжения узлов учета, питания средств автоматики, телемеханики и технологической связи магистральных газопроводов. Генераторы работают на природном или сжиженном газе. Для управления работой термоэлектрического генератора ГТГ-200 в составе автономного источника питания применяется блок стабилизации напряжения и управления, предназначенный для:

  • стабилизации и ограничения зарядного напряжения аккумуляторных батарей;
  • включения и отключения электромагнитного клапана подачи газа в генератор;
  • подачи напряжения на высоковольтный блок для электроискрового «поджига» газовой горелки генератора;
  • контроля вырабатываемой генератором мощности;
  • обеспечения параллельной работы нескольких генераторов.

Условия эксплуатации генератора ГТГ-200:

  • климатическое исполнение О;
  • категория размещения 2 по ГОСТ 15150-69;
  • температура окружающего воздуха –50+50 °С;
  • относительная влажность воздуха до 98%.

Основные параметры прибора приведены в таблице 5, а внешний вид с воздуховодом и газоотводящей трубой — на рис. 9.

Рис. 9. Внешний вид генератора ГТГ-200

Заключение

Рассмотренные термоэлектрические генераторы промышленного назначения были разработаны для решения задач альтернативного электрического питания различных приборов и устройств.

В процессе разработки и испытаний на объектах были учтены особенности эксплуатации, пожелания заказчиков.

Применение современных узлов и компонентов, в первую очередь высокоэффективных термоэлектрических генераторных модулей компании «Криотерм», позволило обеспечить высокую надежность серийно выпускаемых термоэлектрических генераторов промышленного применения.

Источник: https://www.controlengrussia.com/apparatnye-sredstva/alternativny-e-istochniki-e-lektricheskoj-e-nergii-promy-shlennogo-primeneniya/

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Электро Дело