Conversie de energie. Modalități de conversie a diferitelor tipuri de energie Conversia surselor de energie

07.12.2019 naştere

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

postat pe http://www.allbest.ru/

Lucru de curs

Pe tema: Metode de transformare diferite feluri energie în energie

Student: Myrza A.

Lector: Dzhumartbaeva N.

Kentau-2015

Introducere

1. Modalități de a converti diferite tipuri de energii

1.1 Tipuri de conversie a energiei electrice

1.2 Impactul asupra mediului al diferitelor surse de energie

2. Metode de obţinere a energiei electrice

2.1 Centrale electrice

Concluzie

Lista literaturii folosite

Introducere

Energia, din cuvântul grecesc energeia, activitate sau acțiune, este o măsură generală a diferitelor tipuri de mișcare și interacțiune. În știința naturii se disting următoarele tipuri de energie: mecanică, termică, electrică, chimică, magnetică, electromagnetică, nucleară, gravitațională. Știința modernă nu exclude existența altor tipuri de energie. Energia se măsoară în Jouli (J). Pentru măsurarea energiei termice se folosesc calorii, 1 cal = 4,18 J, energia electrică se măsoară în kW * h = 3,6 * 106 J, energia mecanică se măsoară în kg * m, 1 kg * m = 9,8 J. Energia cinetică este rezultat al modificării stării de mișcare a corpurilor materiale. Energie potențială- rezultatul unei modificări a poziției părților acestui sistem. Energia mecanică este energia asociată cu mișcarea unui obiect sau cu poziția acestuia, capacitatea de a efectua un lucru mecanic. curent tensiune alternativă

Energia electrică - una dintre formele perfecte de energie. Utilizarea sa pe scară largă se datorează următorilor factori: Obținerea unor cantități mari de resurse și surse de apă în apropierea zăcământului;Posibilitatea de transport pe distanțe mari cu pierderi relativ mici; Capacitatea de a se transforma în alte tipuri de energie: mecanică, chimică, termică, luminoasă; Fara poluare mediu inconjurator; Introducerea unor procese tehnologice progresive fundamental noi bazate pe energie electrică cu un grad ridicat de automatizare.

ÎN În ultima vreme, din cauza problemelor de mediu, a penuriei de combustibili fosili și a distribuției sale geografice neuniforme, devine oportună generarea de energie electrică cu ajutorul turbinelor eoliene, panourilor solare, mici generatoare de gaze. Energia termică este utilizată pe scară largă în industriile moderne și în viața de zi cu zi sub formă de abur, apă caldă, produse de ardere a combustibilului. Modalități de a converti energia: Omenirea a căutat încă de la începutul istoriei sale să stăpânească energia în propriile interese. Etapele „stăpânirii” energiei: focul, forța musculară a animalelor, puterea vântului, apa, energia aburului, energia electrică, energia nucleară. În Univers, există procese de conversie a energiei de la un tip la altul la scară uriașă. Umanitatea se află chiar la începutul căii de înțelegere a acestor procese. Legea conservării energiei - energia nu este nici creată, nici distrusă, ea trece de la o formă la alta. Distingeți energia mișcării ordonate (liberă - mecanică, chimică, electrică, electromagnetică, nucleară) și energia mișcării haotice - căldură. În prezent, nu există metode de transformare directă a energiei nucleare în energie electrică și mecanică; mai întâi trebuie să treci prin etapa de conversie a energiei în energie termică, apoi în energie mecanică și electrică. Conversia energiei primare în energie secundară se realizează la stațiile:

· La centrala termica TPP - termica;

· Centrale hidroelectrice CHE - mecanice (energia mişcării apei);

· Stația de hidrostocare a HPSP - mecanică (energie de mișcare a apei umplută preliminar într-un rezervor artificial);

· Centrală nucleară CNE - nucleară (energia combustibilului nuclear);

· Centrală mareomotrică PES - maree. În Republica Belarus, mai mult de 95% din energie este generată la centralele termice, care sunt împărțite în două tipuri în funcție de scopul lor:

1. Centralele termice în condensare ale KES sunt concepute pentru a genera numai energie electrică;

2. Centrale combinate de căldură și energie (CHP) în care se realizează producția combinată de energie electrică și termică. Metode de obținere și conversie a energiei. Energia mecanică este transformată în căldură - prin frecare, în chimică - prin distrugerea structurii materiei, compresie, în electrică - prin modificarea câmpului electromagnetic al generatorului. Energia termică este transformată în energie chimică, în energie cinetică de mișcare, iar aceasta - în mecanică (turbină), în electrică (termo emf) Energia chimică poate fi transformată în mecanică (explozie), în termică (căldura de reacție), în electrică ( baterii).

1 . Modalități de a converti diferite tipuri de energii

1.1 Tipuri de conversie a energiei electrice

Problemele legate de conversia energiei electrice dintr-unul din tipurile sale în altul sunt tratate în domeniul științei și tehnologiei, numită tehnologie convertoare (sau electronică de putere). Principalele tipuri de conversie a energiei electrice includ:

1. Redresare AC - conversia curentului alternativ (de obicei frecvența industrială) în curent continuu. Acest tip de conversie a primit cea mai mare dezvoltare, întrucât unii dintre consumatorii de energie electrică pot funcționa doar pe curent continuu (instalații electrochimice și electrometalurgice, linii de transmisie în curent continuu, băi de electroliză, baterii reîncărcabile, echipamente radio etc.), în timp ce alții consumatorii au pe curent continuu cea mai buna performanta decât pe curent alternativ (motoare electrice reglate).

2. Curent inversor - transformarea curentului continuu în curent alternativ. Invertorul este utilizat în cazurile în care sursa de energie generează curent continuu (generatoare de curent continuu, baterii și alte surse de curent chimic, panouri solare, generatoare magnetohidrodinamice etc.), iar consumatorii au nevoie de curent alternativ. În unele cazuri, inversarea curentului este necesară pentru alte tipuri de conversie a energiei electrice (conversie de frecvență, conversie a numărului de faze).

3. Conversie de frecvență - conversia curentului alternativ de o frecvență (de obicei 50 Hz) în curent alternativ de o frecvență diferită. O astfel de conversie este necesară pentru a alimenta variatoarele de curent alternativ, instalațiile de încălzire prin inducție și topirea metalelor, dispozitivele cu ultrasunete etc.

4. Conversia numărului de faze. În unele cazuri, este necesar să se transforme un curent trifazat într-unul monofazat (de exemplu, pentru a alimenta cuptoare cu arc electric) sau, dimpotrivă, un curent monofazat într-unul trifazat. Deci, la transportul electrificat, se utilizează o rețea de contact cu curent alternativ monofazat, iar pe locomotivele electrice se folosesc mașini auxiliare de curent trifazat. În industrie se folosesc convertoare de frecvență trifazate monofazate cu conexiune directă, în care, odată cu conversia frecvenței industriale la una inferioară, tensiunea trifazată este transformată și în una monofazată.

3. Conversia curentului continuu al unei tensiuni în curent continuu al altei tensiuni (conversia tensiunii constante). O astfel de transformare este necesară, de exemplu, pe o serie de obiecte mobile, în care sursa de energie electrică este o baterie sau o altă sursă de curent continuu de joasă tensiune și este necesară o tensiune continuă mai mare pentru alimentarea consumatorilor (de exemplu, surse de alimentare pentru inginerie radio sau echipamente electronice).

Există și alte tipuri de conversie a energiei electrice (de exemplu, formarea unei anumite curbe de tensiune alternativă), în special, formarea de impulsuri de curent puternice care sunt utilizate în instalații speciale, conversia reglabilă a tensiunii alternative. Toate tipurile de transformări sunt efectuate folosind elemente cheie de alimentare. Principalele tipuri de comutatoare semiconductoare sunt diode, tranzistoare bipolare de putere, tiristoare, tiristoare cu garnitură, tranzistoare controlate de câmp.

Convertizoarele de pe tiristoare sunt de obicei împărțite în două grupuri: sclave și autonome. În primul, trecerea periodică a curentului de la o supapă la alta (comutarea curentului) se realizează sub acțiunea unei tensiuni alternative a unei surse externe. Dacă o astfel de sursă este o rețea de curent alternativ, se vorbește despre un convertor condus de rețea. Aceste convertoare includ: redresoare, invertoare acționate de rețea (dependente), convertoare directe de frecvență, convertoare de număr de fază, convertoare de tensiune AC. Dacă sursa externă de tensiune care asigură comutarea este o mașină de curent alternativ (de exemplu, un generator sincron sau un motor), convertorul se numește o mașină acționată.

Convertizoarele autonome îndeplinesc funcțiile de transformare a formei sau de reglare a tensiunii (curentului) prin schimbarea stării elementelor cheie de alimentare controlate sub acțiunea semnalelor de control. Convertizoarele autonome includ regulatoare de impulsuri de tensiune continuă și alternativă, unele tipuri de invertoare de tensiune.

În mod tradițional, convertoarele de supape de putere au fost folosite pentru a obține o tensiune redresată a rețelelor industriale cu o frecvență de 50 Hz și pentru a obține o tensiune alternativă (monofazată sau trifazată) atunci când sunt alimentate de la o sursă de tensiune DC. Pentru aceste convertoare (redresoare și invertoare) se folosesc diode și tiristoare, comutate cu frecvența rețelei. Forma tensiunii și curentului de ieșire este determinată de partea liniară a circuitului și de modularea de fază a unghiului de control.

Rectificarea și inversarea continuă să fie metoda principală de conversie a energiei electrice, cu toate acestea, metodele de conversie au suferit modificări semnificative și varietățile lor au devenit mult mai numeroase.

Apariția unor noi tipuri de supape semiconductoare de putere, aproape de elementul cheie controlabil ideal, a schimbat semnificativ abordarea construcției convertoarelor de supape. Răspândit în anul trecut tiristoarele blocabile (GTO - gate turn off thirystor) și tranzistoarele bipolare cu poartă izolată (IGBT - tranzistorul bipolar cu poartă izolată) acoperă cu succes domeniul de putere de până la sute și mii de kilowați, proprietățile lor dinamice sunt îmbunătățite continuu, iar costul scade odată cu creșterea puterii . Prin urmare, au înlocuit cu succes tiristoarele convenționale cu noduri de comutare forțată. S-au extins și domeniile de aplicare ale convertoarelor de tensiune în impulsuri cu noi clase de dispozitive. Regulatoarele de comutare puternice se dezvoltă rapid atât pentru creșterea, cât și pentru reducerea tensiunii de alimentare CC; convertoarele de impulsuri sunt adesea folosite în sistemele de recuperare a energiei din surse regenerabile (vânt, radiații solare).

Se fac investiții mari în producția de energie folosind tehnologii de economisire a energiei, atunci când sursele primare regenerabile sunt utilizate fie pentru a returna energie în rețea, fie pentru a reîncărca stocarea (acumulator) în instalații cu fiabilitate sporită a aprovizionării cu energie. Există noi clase de convertoare pentru acţionări electrice cu motoare cu reluctitate comutată (SRD - switched reluctanse drive). Aceste convertoare sunt comutatoare multicanal (numărul de canale este de obicei de la trei la opt) întrerupătoare care asigură conectarea în serie a înfășurărilor statorului motorului cu frecvență și tensiune reglabile. Convertizoarele de comutare sunt utilizate pe scară largă în sursele de alimentare pentru echipamentele de uz casnic, încărcătoare, aparate de sudură și o serie de aplicații noi (balasturi pentru instalații de iluminat, precipitatoare electrostatice etc.).

Pe lângă îmbunătățirea elementelor de bază ale circuitelor convertoarelor de putere, strategia de rezolvare a problemelor circuitelor a fost foarte influențată de dezvoltarea dispozitivelor cu microcontroler și a metodelor digitale de procesare a informațiilor.

1.2 Impactul diferitelor surseenergia kov asupra mediului

Arderea combustibilului nu este doar principala sursă de energie, ci și cel mai important furnizor de poluanți pentru mediu. Centralele termice sunt cele mai „responsabile” pentru efectul de seră în creștere și precipitațiile acide. Ele, împreună cu transportul, alimentează atmosfera cu ponderea principală de carbon tehnogen (în principal sub formă de CO), aproximativ 50% dioxid de sulf, 35% oxizi de azot și aproximativ 35% praf. Există dovezi că centralele termice poluează mediul cu substanțe radioactive de 2-4 ori mai mult decât centralele nucleare de aceeași capacitate. Emisiile TPP conțin o cantitate semnificativă de metale și compușii acestora. În ceea ce privește dozele letale, emisiile anuale ale TPP-urilor cu o capacitate de 1 milion kW conțin peste 100 de milioane de doze de aluminiu și compușii acestuia, 400 de milioane de doze de fier și 1,5 milioane de doze de magneziu. Efectul letal al acestor poluanți nu apare doar pentru că intră în organism în cantități mici. Acest lucru, totuși, nu exclude impactul lor negativ prin apă, sol și alte părți ale ecosistemelor. Se poate presupune că energia termică are un impact negativ asupra aproape tuturor elementelor mediului, precum și asupra oamenilor, altor organisme și comunităților acestora. În același timp, impactul energiei asupra mediului și a locuitorilor acestuia depinde în mare măsură de tipul de purtători de energie (combustibil) utilizat. Cel mai curat combustibil este gazul natural, urmat de petrol (pacură), cărbune, cărbune brun, șist, turbă. Deși în prezent o pondere semnificativă a energiei electrice este produsă din combustibili relativ curați (gaz, petrol), tendința de scădere a ponderii acestora este însă firească. Conform previziunilor disponibile, acești transportatori de energie își vor pierde rolul de lider deja în primul sfert al secolului XXI. Aici se cuvine să reamintim declarația lui D.I. Mendeleev despre inadmisibilitatea utilizării petrolului ca combustibil: „uleiul nu este combustibil - puteți încălzi și bancnote”. Nu este exclusă posibilitatea unei creșteri semnificative a balanței energetice globale a utilizării cărbunelui. Conform calculelor disponibile, rezervele de cărbune sunt de așa natură încât să poată satisface nevoile energetice ale lumii timp de 200-300 de ani.Producția posibilă de cărbune, ținând cont de rezervele explorate și prognozate, este estimată la peste 7 trilioane de tone. În același timp, mai mult de 1/3 din rezervele mondiale de cărbune se află în Rusia. Prin urmare, este rezonabil să ne așteptăm la o creștere a ponderii cărbunilor sau a produselor acestora (de exemplu, gazele) în producția de energie și, în consecință, în poluarea mediului. Cărbunii conțin de la 0,2 la zeci de procente de sulf, în principal sub formă de pirit, sulfat feros și gips. Metodele disponibile de captare a sulfului în timpul arderii combustibilului nu sunt întotdeauna utilizate din cauza complexității și a costului ridicat. Prin urmare, o cantitate semnificativă din ea intră și, aparent, va intra în mediu în viitorul apropiat. Probleme grave de mediu sunt asociate cu deșeurile solide de la centralele termice - cenușă și zgură. Deși cea mai mare parte a cenușii este captată de diverse filtre, totuși, aproximativ 250 de milioane de tone de aerosoli fini intră anual în atmosferă sub formă de emisii de la centralele termice.

Aceștia din urmă sunt capabili să schimbe semnificativ echilibrul radiației solare lângă suprafața pământului. Sunt, de asemenea, nuclee de condensare pentru formarea vaporilor de apă și a precipitațiilor, iar atunci când intră în organele respiratorii ale oamenilor și ale altor organisme, provoacă diverse boli respiratorii. TPP este o sursă importantă de apă încălzită, care este folosită aici ca agent de răcire. Aceste ape ajung adesea în râuri și alte corpuri de apă, provocând poluarea lor termică și reacțiile naturale în lanț care le însoțesc (creșterea algelor, pierderea de oxigen, moartea organismelor acvatice, transformarea ecosistemelor acvatice tipice în mlaștini etc.).

Până de curând, energia nucleară era considerată cea mai promițătoare. Acest lucru se datorează atât stocurilor relativ mari de combustibil nuclear, cât și impactului blând asupra mediului. Printre avantaje se numără și posibilitatea construirii unei centrale nucleare fără a fi legată de zăcăminte de resurse, deoarece transportul acestora nu necesită costuri semnificative din cauza volumelor mici. Este suficient să spunem că 0,5 kg de combustibil nuclear vă permite să obțineți la fel de multă energie precum arderea a 1000 de tone de cărbune. Până la mijlocul anilor 1980, omenirea a văzut în energia nucleară una dintre căile de ieșire din impasul energetic. În doar 20 de ani (de la mijlocul anilor 1960 până la mijlocul anilor 1980), ponderea globală a energiei produse la centralele nucleare a crescut de la aproape zero la 15-17%, iar într-un număr de țări a devenit predominantă. Niciun alt tip de energie nu a avut asemenea rate de creștere. Până de curând, principalele probleme de mediu ale centralelor nucleare erau asociate cu eliminarea combustibilului uzat, precum și cu lichidarea centralelor nucleare în sine după încheierea duratei lor de funcționare permise. Există dovezi că costul unor astfel de lucrări de lichidare este de la 1/6 până la 1/3 din costul centralelor centrale. Unii parametri ai impactului CNE și CTE asupra mediului sunt prezentați în Tabelul 8.3. La operatie normala Eliberarile de elemente radioactive din CNE în mediu sunt extrem de nesemnificative. În medie, sunt de 2-4 ori mai puține decât din centralele termice de aceeași capacitate. Până în mai 1986, 400 de unități de putere care funcționează în lume și furnizează mai mult de 17% din electricitate au crescut fondul natural de radioactivitate cu cel mult 0,02%. Înainte de dezastrul de la Cernobîl din țara noastră, nicio industrie nu a avut un nivel mai scăzut de accidentări industriale decât centralele nucleare. Cu 30 de ani înainte de tragedie, accidente, și apoi din motive non-radiații, au ucis 17 persoane. După 1986, principalul pericol de mediu al centralelor nucleare a început să fie asociat cu posibilitatea producerii accidentelor. Deși probabilitatea lor la centralele nucleare moderne este mică, aceasta nu este exclusă. Cele mai mari accidente de acest gen includ centrala nucleară de la Cernobîl care a avut loc la a patra unitate. Rezultatul inevitabil al funcționării centralei nucleare este poluarea apei termale. Este de 2-2,5 ori mai mult pe unitatea de energie primită aici decât la centralele termice, unde mult mai multă căldură este îndepărtată în atmosferă. Producerea a 1 milion kW de energie electrică la termocentrale asigură 1,5 km 3 de apă încălzită, la centralele nucleare de aceeași putere, volumul de apă încălzită ajunge la 3-3,5 km 3. Rezultatul pierderilor mari de căldură la energia nucleară centrale este eficiența lor mai mică în comparație cu TPP. La acesta din urmă, este de 35-40%, iar la centralele nucleare - doar 30-31%. În general, pot fi menționate următoarele impacturi ale CNE asupra mediului: - distrugerea ecosistemelor și a elementelor acestora (soluri, soluri, structuri purtătoare de apă etc.) în siturile de exploatare a minereurilor (în special prin metodă deschisă); - retragerea terenurilor pentru construcția de centrale nucleare în sine. Teritorii deosebit de semnificative sunt înstrăinate pentru construirea de instalații pentru alimentarea, îndepărtarea și răcirea apei încălzite. O centrală electrică de 1000 MW necesită un iaz de răcire de aproximativ 800-900 ha. Iazurile pot fi înlocuite cu turnuri de răcire gigantice cu un diametru la bază de 100-120 m și o înălțime egală cu o clădire de 40 de etaje; - retragerea unor volume importante de apă din diverse surse și evacuarea apei încălzite. Dacă aceste ape pătrund în râuri și în alte surse, se confruntă cu o pierdere de oxigen, o creștere a probabilității de înflorire și o creștere a fenomenelor de stres termic la organismele acvatice; - contaminarea radioactivă a atmosferei, apelor și solurilor în timpul extracției și transportului materiilor prime, precum și în timpul exploatării centralelor nucleare, depozitării și procesării deșeurilor, iar eliminarea acestora nu este exclusă. Câmpurile electromagnetice (EM) ale curenților de frecvență industriali, majoritatea locuri periculoase- la posturi de transformare, sub linii de înaltă tensiune. Intensitatea radiației este proporțională cu puterea a patra a frecvenței oscilațiilor câmpului electromagnetic. Acțiunea câmpului EM provoacă o încălcare a funcțiilor nervoase și sistemele cardiovasculare, modifică tensiunea arterială.

2. Căiprimind energie electrică

2.1 Centrale electrice

Centrală electrică - o stație electrică, un set de instalații, echipamente și aparate utilizate direct pentru producerea energiei electrice, precum și instalațiile și clădirile necesare pentru aceasta, situate pe un anumit teritoriu. Majoritatea centralelor electrice, fie ele hidroelectrice, termice (centrale nucleare, termocentrale si altele) sau centrale eoliene, folosesc energia de rotatie a arborelui generatorului pentru munca lor.

1. Centrală nucleară

2. Centrala termica

3. Centrală cu valuri

4. Centrală geotermală

5. Centrală mareomotrică

6. Centrală de hidrostocare

Atomiccentrala electrica

Centrală nuclearănaţiune(NPP) - o instalație nucleară pentru producerea de energie în moduri și condiții de utilizare specificate, situată pe teritoriul definit de proiect, în care un reactor nuclear (reactoare) și un complex de sisteme, dispozitive, echipamente și structuri necesare cu lucrătorii necesari (personalul) sunt folosiți în acest scop) pentru producerea energiei electrice. În a doua jumătate a anilor '40, chiar înainte de finalizarea lucrărilor de creare a primei bombe atomice sovietice (testarea acesteia a avut loc la 29 august 1949), oamenii de știință sovietici au început să dezvolte primele proiecte pentru utilizarea pașnică a energiei atomice. , a cărei direcție generală a devenit imediat industria energiei electrice. În 1948, la propunerea lui I.V. Kurchatov și în conformitate cu sarcina partidului și a guvernului, a început prima lucrare privind aplicarea practică a energiei atomice pentru a genera electricitate. În mai 1950, în apropiere de satul Obninskoye, regiunea Kaluga, au început lucrările la construcția primei centrale nucleare din lume.În 1950, a fost creat reactorul EBR-I în SUA, lângă orașul Arco, Idaho. Acest reactor la 20 decembrie 1951, în timpul experimentului, a produs energie electrică utilizabilă cu o putere de 800 de wați. După aceea, puterea reactorului a fost mărită pentru a furniza energie electrică stației în care se afla reactorul. Acest lucru dă dreptul de a numi această stație prima centrală nucleară experimentală, dar în același timp nu a fost conectată la rețeaua electrică.

termiccentrala electrica

O centrală termică este o centrală electrică care generează energie electrică prin conversia energiei chimice a combustibilului în energie mecanică de rotație a arborelui unui generator electric.

(TPP), o centrală electrică la care, ca urmare a arderii combustibililor fosili, energie termală, care este apoi transformată în energie electrică. Centralele termice sunt principalul tip de centrale, ponderea energiei electrice generate de acestea în țările industrializate este de 70-80% (în Rusia în 2000, aprox. 67%). Energia termică la termocentrale este utilizată pentru încălzirea apei și producerea de abur (la centralele cu turbine cu abur) sau pentru a produce gaze fierbinți (la centralele cu turbine cu gaz). Pentru obținerea căldurii, combustibilul organic este ars în unitățile de cazane ale centralelor termice.

centrala cu valurile

Centrală cu valuri - o centrală electrică situată în mediul acvatic, al cărei scop este obținerea de energie electrică din energia cinetică a valurilor. Potențialul valului este estimat la peste 2 milioane MW. Locurile cu cel mai mare potențial pentru energia valurilor sunt coasta de vest a Europei, coasta de nord a Marii Britanii și coasta Pacificului din Nord, America de Sud, Australia și Noua Zeelandă, precum și coasta Africii de Sud.

Prima centrală a valurilor este situată în regiunea Agusadora, Portugalia, la o distanță de 5 kilometri de coastă. A fost deschis oficial pe 23 septembrie 2008 de către ministrul portughez al Economiei. Capacitatea acestei centrale este de 2,25 MW, ceea ce este suficient pentru a furniza energie electrică la aproximativ 1.600 de locuințe. Inițial, sa presupus că stația va intra în funcțiune în 2006, dar desfășurarea centralei a avut loc cu 2 ani mai târziu decât era planificat. Proiectul centralei electrice aparține companiei scoțiane Pelamis Wave Power, care în 2005 a semnat un contract cu compania energetică portugheză Enersis pentru construirea unei centrale electrice pe valuri în Portugalia. Valoarea contractului a fost de 8 milioane de euro.

centrala geotermala

Centrala geotermală (GeoPP sau GeoTPP) este un tip de centrală electrică care generează energie electrică din energia termică a surselor subterane (de exemplu, gheizere).

Energia geotermală este energia derivată din căldura naturală a pământului. Această căldură poate fi realizată cu ajutorul puțurilor. Gradientul geotermal din sondă crește cu 1°C la fiecare 36 de metri. Această căldură este livrată la suprafață sub formă de abur sau apă fierbinte. O astfel de căldură poate fi folosită atât direct pentru încălzirea caselor și clădirilor, cât și pentru producerea de energie electrică. Regiunile termice există în multe părți ale lumii. Potrivit diferitelor estimări, temperatura în centrul Pământului este de cel puțin 6.650 °C. Rata de răcire a Pământului este aproximativ egală cu 300--350 ° C per miliard de ani. Pământul emite 42 1012 W de căldură, din care 2% este absorbit în crustă și 98% în manta și miez. Tehnologia modernă nu permite atingerea căldurii care este eliberată prea adânc, dar 840.000.000.000 W (2%) din energia geotermală disponibilă poate satisface nevoile omenirii pentru perioadă lungă de timp. Zonele din jurul marginilor plăcilor continentale sunt cel mai bun loc pentru a construi centrale geotermale deoarece crusta din astfel de zone este mult mai subțire.

mareecentrala electrica

O centrală maremotrică (TPP) este un tip special de centrală hidroelectrică care utilizează energia mareelor, dar de fapt energia cinetică a rotației Pământului. Centralele mareomotrice sunt construite pe țărmurile mărilor, unde forțele gravitaționale ale Lunii și ale Soarelui modifică nivelul apei de două ori pe zi. Fluctuațiile nivelului apei în apropierea coastei pot ajunge la 18 metri.

Pentru a obține energie, golful sau gura de vărsare a râului este blocată de un baraj în care sunt instalate unități hidroelectrice, care pot funcționa atât în regim de generator, cât și în regim de pompă (pentru pomparea apei în rezervor pentru funcționarea ulterioară în absența mareelor). ). În acest ultim caz, ele sunt numite o centrală de stocare cu pompare. Există opinia conform căreia funcționarea centralelor mareomotrice încetinește rotația Pământului, ceea ce poate duce la consecințe negative asupra mediului. Cu toate acestea, din cauza masei colosale a Pământului, energia cinetică a rotației acestuia (~1029 J) este atât de mare încât funcționarea stațiilor de maree cu o capacitate totală de 1000 GW va crește durata zilei cu doar ~10– 14 secunde pe an, ceea ce este cu 9 ordine de mărime mai mică decât frânarea naturală a mareelor (~2 10-5 s pe an).

Hidrostocarecentrala electrica

Centrala de acumulare prin pompare folosește în activitatea sa fie un complex de generatoare și pompe, fie unități hidroelectrice reversibile care sunt capabile să funcționeze atât în modul generatoare, cât și în modul pompe. În timpul scăderii consumului de energie pe timp de noapte, PSP primește energie electrică ieftină de la rețeaua electrică și o cheltuiește pentru pomparea apei în amonte (modul de pompare). În timpul vârfurilor de consum de energie dimineața și seara, PSP-ul evacuează apă din amonte în aval, generând în același timp energie electrică de vârf costisitoare, pe care o dă rețelei electrice (modul generator).În sistemele de putere mari, o pondere mare poate fi capacitatea centralelor termice și nucleare, care nu pot produce energie electrică cu o scădere nocturnă a consumului de energie, sau o fac cu pierderi mari. Acest fapt duce la stabilirea unui cost comercial semnificativ mai mare al energiei electrice de vârf în sistemul electric, comparativ cu costul energiei electrice generate în timpul nopții. În astfel de condiții, utilizarea unei centrale cu acumulare prin pompare este eficientă din punct de vedere economic și crește atât eficiența utilizării altor capacități (inclusiv cele de transport), cât și fiabilitatea alimentării cu energie.

Concluzie

Energia electrică este generată la centrale și transmisă consumatorilor în principal sub formă de curent alternativ trifazat de frecvență industrială 50 Hz. Cu toate acestea, atât în industrie, cât și în transport, există instalații pentru care curentul alternativ cu o frecvență de 50 Hz este impropriu.

Lista l. folositeiterații

1. Tehnolog de referință-constructor de mașini. În 2 vol. Vol. 2 / ed. A.M. Dalsky, A.G. Kosilova, R.K. Meshcheryakova, A.G. Suslova. -ed. a 5-a, revizuită. si suplimentare - M.: Mashinostroenie-1, 2001. -912 p.: ill.

2. Anuriev V.I. Manualul proiectantului-constructor de mașini: În 3 volume.T. 1. - ed. a VIII-a, revăzută. si suplimentare Ed. ÎN. Rigid. - M.: Mashinostroenie, 2001. -920 p.: ill.

3. Anuriev V.I. Manualul proiectantului-constructor de mașini: În 3 volume.T. 2. - ed. a 8-a, revăzută. si suplimentare Ed. ÎN. Rigid. - M.: Mashinostroenie, 2001. -920 p.: ill.

4. Dunaev P.F., Lelikov O.P. Piese de mașină. Proiectarea cursului: Proc. Manual pentru inginerie mecanică. specialist. scoli tehnice. - M.: Mai sus. Shk., 1984. -336 p.: ill.

Găzduit pe Allbest.ru

...

Documente similare

Calculul parametrilor circuitului DC utilizând ecuațiile Kirchhoff, curenții de buclă și metoda tensiunii nodale. Calculul echilibrului de putere. Calculul parametrilor unui circuit de curent alternativ prin metoda amplitudinilor complexe. Conversia conexiunii rezistivității.

lucrare de termen, adăugată 14.04.2015

Conversie AC în DC. Modalități de reglare a tensiunii redresoarelor. Schema bloc a unui convertor tiristor din seria KEMTOR. Determinarea parametrilor transformatorului de potrivire. Calculul caracteristicilor externe ale convertorului.

lucrare de termen, adăugată 03.12.2013

Calculul circuitelor electrice liniare de curent continuu, determinarea curenților în toate ramurile metodelor de curenți de buclă, impunere, pliere. Circuite electrice neliniare de curent continuu. Analiza stării electrice a circuitelor liniare de curent alternativ.

lucrare de termen, adăugată 05.10.2013

Caracteristici de control al motoarelor electrice cu curent alternativ. Descrierea unui convertor de frecvență cu o legătură DC intermediară bazată pe un invertor de tensiune autonom. Caracteristicile dinamice ale sistemelor automate de control al curentului alternativ, analiza stabilității.

lucrare de termen, adăugată 14.12.2010

Studiul circuitelor electrice DC neramificate și ramificate. Calculul circuitelor DC neliniare. Studiul funcționării unei linii electrice de curent continuu. Circuit AC cu conectare în serie a rezistențelor.

manual de instruire, adăugat 22.12.2009

Analiza circuitelor electrice DC. Calculul curenților folosind legile lui Kirchhoff. Calculul curenților prin metoda curenților de buclă. Calculul curenților prin metoda tensiunii nodale. Tabelul original al calculelor curente. Diagrama de potențial pentru un circuit cu două EMF.

lucrare de termen, adăugată 02.10.2008

Sursă de energie ca dispozitiv conceput pentru a alimenta echipamentele cu energie electrică. Conversia tensiunii AC a frecvenței industriale într-o tensiune DC pulsatorie folosind redresoare. Stabilizatoare de tensiune DC.

rezumat, adăugat 02.08.2013

Istoria liniilor electrice de înaltă tensiune. Principiul de funcționare al transformatorului - un dispozitiv pentru modificarea mărimii tensiunii. Metode de bază pentru conversia puterilor mari din curent continuu în curent alternativ. Asocieri ale unei rețele electrice de curent alternativ.

raport de practică, adăugat la 19.11.2015

Dispozitive electronice pentru transformarea energiei AC în energie DC. Clasificarea redresoarelor, principalii lor parametri. Funcționarea unui circuit de redresare a punții monofazate. Diagrame ale curenților și tensiunilor unui redresor cu undă completă.

rezumat, adăugat 19.11.2011

Principiul de funcționare și dispozitivul generatorului de curent continuu. Tipuri de înfășurări de armătură. Metode de excitare a generatoarelor de curent continuu. Reversibilitatea mașinilor DC. Motor de excitație paralelă, independentă, în serie și mixtă.

Consumul mondial de energie sub toate formele sale, inclusiv electricitatea, este direct dependent de populație. Populația lumii a crescut în mod deosebit în mod semnificativ în ultima perioadă și până în anul 2000, conform previziunilor existente, va fi de aproximativ 6 miliarde de oameni. Dinamica creșterii populației în a doua jumătate a secolului XX. este de așa natură încât până în 2000 populația s-a dublat mai mult decât în 1950 (Tabelul 3.1). O mare parte a creșterii populației este în țările în curs de dezvoltare. Odată cu creșterea consumului total de energie în lume, crește și ponderea energiei pe persoană (Tabelul 3.1).

Cererea uriașă de energie pune problema dezvoltării de noi modalități de obținere a acesteia pentru omenire. În prezent, nu mai este posibil să fim mulțumiți de cele existente, moduri traditionaleși conversia diferitelor tipuri de energie în energie electrică datorită rezervelor limitate de combustibili fosili, care sunt folosiți cu risip atunci când sunt arse în cuptoare. Eficiența centralelor termice moderne nu depășește 40%. Aceasta înseamnă că o mare parte din căldura primită se pierde și provoacă „poluare termică” dăunătoare corpurilor de apă din apropiere. În plus, la arderea combustibilului, substanța implicată în procesul de conversie a energiei este slab utilizată. Factorul de eficiență pentru utilizarea substanței este neglijabil pentru TPP.

Tabelul 3.1

În consecință, procesul de ardere a combustibilului este însoțit de emisii uriașe de subproduse care poluează mediul. Prin urmare, dezvoltarea unor noi metode de conversie a energiei, care să permită reducerea emisiilor de deșeuri în atmosferă, este una dintre cele mai importante probleme sociale. Aceasta, desigur, nu înseamnă că termocentralele, hidrocentralele și centralele nucleare mai moderne nu corespund spiritului vremurilor și construcția lor va fi oprită.

În viitorul previzibil, centralele termice vor rămâne una dintre principalele, prin urmare, îmbunătățirea proiectării lor, îmbunătățirea ciclului termodinamic este importantă pentru energia la scară largă.

Mari speranțe sunt puse pe centralele nucleare, a căror introducere are loc în multe țări ale lumii cu un ritm fără precedent în istoria tehnologiei. Este de așteptat ca până în anul 2000 capacitatea totală a centralelor nucleare din lume să fie de 3500-3600 GW, în timp ce capacitatea totală de putere va ajunge la 7000-7200 GW. Cu alte cuvinte, se presupune că cel puțin 50% din capacitatea totală de energie disponibilă umanității va proveni din centralele nucleare. Aceste cifre indică un ritm ridicat de dezvoltare, mai ales dacă avem în vedere că prima centrală nucleară a fost construită în 1954.

În ceea ce privește utilizarea unei substanțe la centralele nucleare, eficiența este mult mai mare decât la centralele termice (vezi Tabelul 2.1), dar cu condiția ca această substanță să fie special pregătită pentru a îndeplini funcțiile de combustibil nuclear. În același timp, la centralele nucleare, ciclul termodinamic clasic de transformare a căldurii în energie mecanică, care este apoi transformată în energie electrică de către generatoare, duce la pierderi mari de energie obținută în reactoare. Astfel, la centralele nucleare moderne nu se pot evita principalele neajunsuri fundamentale inerente centralelor termice.

Perspectiva tentantă a științei este de a obține moduri eficiente conversia directă a energiei nucleare în energie electrică. Anticipând asta de mare valoare, pe care energia nucleară este chemată să o joace în istoria omenirii, Herbert Wells la începutul secolului al XX-lea. a scris; „... zorii puterii și libertății se răsăriu deja sub un cer luminat de speranță, în fața științei, care, ca o zeiță binefăcătoare, ținea în mâini puternice peste întunericul de beton al vieții omenești abundența, pacea, răspunsul. la nenumărate ghicitori, cheile celor mai glorioase fapte, așteptând, atâta timp cât oamenii se demnează să le ia...”.

Utilizate pe scară largă în multe țări ale lumii, centralele hidroelectrice construite pe râuri vor continua să se dezvolte ca convertoare foarte moderne de energie într-o formă regenerabilă. În legătură cu poluarea din ce în ce mai mare a biosferei și rezervele limitate de combustibil, există un interes din ce în ce mai mare pentru centralele electrice „curate” care folosesc energia mareelor, căldura din interiorul pământului și energia radiației solare.

Astfel, odată cu dezvoltarea civilizației și progresul tehnologic, cele existente, devenite clasice, vor fi îmbunătățite și se vor crea modalități noi, mai eficiente de conversie a energiei. Pe termen lung, omenirea va avea un arsenal de surse de energie calitativ diferite, iar ceea ce folosește astăzi va deveni inevitabil un lucru din trecut, așa cum motoarele cu abur au devenit acum istorice.

În ciuda progresului rapid din sectorul energetic și a ritmului ridicat de creștere a potențialului energetic al planetei, producția de energie nu este suficientă. Încă trebuie să ne confruntăm cu realitatea că cea mai mare parte a populației lumii este înfometată, suferă de sărăcie și poluare.

În plus, consumul de energie în lume (al diferitelor țări) este extrem de neuniform și, așa cum sa arătat mai sus, consumul de energie dintr-o țară este într-un anumit fel legat de nivelul cultural (vezi p. 19) al populației sale. Dezvoltarea civilizației și producerea valorilor materiale sunt, de asemenea, direct legate de cantitatea de energie consumată și de calitatea acesteia.

Pentru a îmbunătăți condițiile de viață ale oamenilor de pe planetă, pentru a crește semnificativ productivitatea muncii, pentru a schimba peisajele pe scară largă, precum și pentru a rezolva o serie de alte probleme vitale, împreună cu crearea condițiilor sociale necesare dezvoltării, este important pentru a obţine cantităţi suficient de mari de energie.

După cum scriu pe bună dreptate oamenii de știință americani G. Seaborg și W. Corliss, „... energie ieftină înseamnă hrană din abundență, apă dulce din abundență, aer curat și tot ceea ce se numește în mod obișnuit semne ale civilizației”.

Lipsa în lumea modernă produsele agricole pune problema creșterii producției lor pentru guvernele unui număr de țări. Într-o oarecare măsură, o creștere a hranei poate fi obținută prin folosirea terenurilor virane adecvate agriculturii. Cu toate acestea, aceste oportunități nu sunt disponibile în toate țările care au nevoie de hrană și, în plus, sunt limitate. În condiţiile unei creşteri rapide a populaţiei, rezolvarea problemei hranei este posibilă doar prin intensificarea agriculturii şi, în primul rând, prin irigarea pământului. Aprovizionarea cu apă dulce potrivită pentru irigare este mică. Din cele mai vechi timpuri, oamenii au visat să folosească apa mării care spăla țărmurile în scopuri agricole. Desalinizare apa de mare la scară industrială devine posibilă în prezent, când cu ajutorul celor mai potrivite centrale nucleare a devenit disponibilă obținerea unor cantități mari de căldură necesară distilării apei de mare.

Conform estimărilor existente, 1/3 din Pământ nu este locuită din cauza lipsei de umiditate, în timp ce 1/2 din populația lumii este „presată” pe 1/10 din pământ. Cu ajutorul surselor de energie ieftine, s-ar putea transforma teritoriul nelocuit al Pământului într-unul prosper, deschizând orizonturi largi pentru o parte semnificativă a populației lumii.

De asemenea, umanitatea va avea nevoie de cantități uriașe de energie pentru a rezolva probleme precum schimbările climatice pe suprafețe vaste prin schimbarea direcției curenților marini sau construirea de rezervoare cu o suprafață mare de evaporare, transformarea peisajului, construirea de golfuri artificiale de mare etc.

Metodele utilizate în producerea de energie modernă a energiei electrice sunt însoțite de pierderi mari și se bazează pe utilizarea risipitoare a combustibililor fosili. În viitor, odată cu creșterea nevoii de cantități mari de energie ieftină și utilizarea mai rațională a materiilor prime naturale pentru producerea produselor din industria chimică, farmaceutică etc., metodele tradiționale de conversie a energiei vor fi inevitabil înlocuite cu cele calitative. metode noi, în primul rând metode de conversie directă a căldurii și a energiei chimice în energie electrică.

Metodele de conversie directă a diferitelor tipuri de energie în energie electrică se bazează pe fenomene fizice și efecte descoperite în trecut. Aplicația lor practică este îmbunătățită odată cu progresul în știință și tehnologie, acumularea de material experimental bogat și utilizarea tehnologie de ultimă oră. Cu toate acestea, metodele de producere directă a energiei electrice nu sunt încă competitive cu metodele de conversie a energiei utilizate în centralele moderne. Producerea directă a energiei electrice în cantități mari prin conversia energiei termice, chimice și nucleare este una dintre metodele noi, promițătoare, care va deveni, fără îndoială, principalele și va crește semnificativ resursele energetice disponibile ale planetei.

Generarea directă de energie electrică este deja utilizată pe scară largă în sursele de energie autonome de putere redusă, pentru care indicatorii de eficiență ai funcționării nu au o importanță decisivă, dar sunt importante fiabilitatea funcționării, compactitatea, ușurința întreținerii, greutatea redusă etc. Astfel de surse de energie sunt utilizate în sistemele de colectare a informațiilor în locuri greu accesibile de pe Pământ și în spațiul interplanetar, pe nave spațiale, avioane, nave etc. Capacitatea totală instalată de miliarde de surse independente de electricitate, în ciuda dimensiunilor lor modeste, depășește capacitatea tuturor centralelor staționare combinate.

Munca surselor autonome care convertesc direct diverse tipuri de energie în energie electrică se bazează fie pe efecte chimice, fie fizice. În sursele chimice, de exemplu, cum ar fi celulele galvanice, bateriile, generatoarele electrochimice etc., se folosește energia reacțiilor redox ale reactivilor chimici. Sursele fizice de electricitate, cum ar fi generatoarele termoionice, bateriile fotovoltaice, generatoarele termoionice, funcționează în conformitate cu diferite efecte fizice.

Una dintre problemele fizice și tehnice centrale ale ingineriei energetice este crearea de generatoare magnetohidrodinamice (generatoare MHD) care convertesc direct energia termică în energie electrică. Posibilitățile de implementare practică a acestui tip de conversie a energiei la scară industrială largă apar în legătură cu succesele din fizica atomică, fizica plasmei, metalurgie și o serie de alte domenii.

Conversia directă a energiei termice în energie electrică poate crește semnificativ eficiența utilizării resurselor de combustibil.

Pentru industria modernă de energie electrică, legea inducției electromagnetice descoperită de Faraday este de mare importanță, care afirmă că un EMF este indus într-un conductor care se mișcă într-un câmp magnetic. Conductorul poate fi solid, lichid sau gazos. Domeniul științei care studiază interacțiunea dintre un câmp magnetic și lichidele sau gazele conductoare se numește magnetohidrodinamică.

Kelvin a mai arătat că mișcarea apei sărate la gura unui râu în câmpul magnetic al Pământului provoacă apariția unui EMF. Schema unui astfel de generator MHD Kelvin este prezentată în Fig. 3.1. În conformitate cu legea inducției electromagnetice, puterea curentului în conductorii 1 atașați plăcilor 2, coborâte în apă de-a lungul malurilor râului, este proporțională cu inducția câmpului magnetic! Pământul și viteza de curgere a apei sărate de mare în râu.1 Când s-a schimbat direcția de curgere a apei în râu, s-a schimbat și direcția curentului electric în conductoarele dintre plăci.

Diagrama schematică a funcționării unui generator MHD-1 modern (Fig. 3.2) diferă puțin de cea prezentată în Fig. 3.1. În schema luată în considerare, un jet de gaz ionizat este trecut între plăci metalice situate într-un câmp magnetic puternic, care are energia cinetică a mișcării dirijate a particulelor. În acest caz, în conformitate cu legea inducției electromagnetice, apare un EMF care provoacă fluxul de curent electric între electrozi! în interiorul canalului generatorului și în circuitul extern. Fluxul de gaz ionizat - plasma - este decelerat sub actiunea fortelor electrodinamice rezultate din interactiunea curentului care curge in plasma si fluxul magnetic.Se poate face o analogie intre fortele emergente si fortele de franare care actioneaza din partea palele rotorului ale turbinelor cu abur și cu gaz pe particule de abur sau gaz. Transformarea energiei are loc făcând muncă pentru a depăși forțele de frânare.

Dacă orice gaz este încălzit la o temperatură ridicată (~ 3000 ° C), crescând astfel energie internași transformându-l într-o substanță conductoare electric, apoi odată cu extinderea ulterioară a gazului în canalele de lucru ale generatorului MHD, va avea loc o conversie directă a energiei termice în energie electrică.

Orez. 3.3. Schema de schema a unui generator MHD cu o centrala electrica cu abur: "- camera de ardere; 2 - schimbator de caldura; 3 - generator MHD; 4 - infasurare electromagnet; 5 - generator de abur; 6 - turbina; 7 - generator; 3 - condensator; 9 - pompa

O diagramă schematică a unui generator MHD cu o centrală electrică cu abur este prezentată în fig. 3.3. Combustibilul organic este ars în camera de ardere, iar produsele rezultate în stare de plasmă cu adăugarea de aditivi sunt trimise în canalul de expansiune al generatorului MHD. Un câmp magnetic puternic este creat de electromagneți puternici. Temperatura gazului in canalul generatorului trebuie sa fie de minim 2000°C, iar in camera de ardere 2500-2800°C. Necesitatea limitării temperaturii minime a gazelor care părăsesc generatoarele MHD este cauzată de o scădere atât de semnificativă a conductibilității electrice a gazelor la temperaturi sub 2000°C încât interacțiunea lor magnetohidrodinamică cu câmpul magnetic practic dispare.

Căldura gazelor evacuate în generatoarele MHD este folosită mai întâi pentru a încălzi aerul furnizat camerei de ardere a combustibilului și, în consecință, pentru a crește eficiența procesului de ardere a acestuia. Apoi, în centrala cu abur, căldura este cheltuită pentru formarea aburului și aducerea parametrilor acestuia la valorile cerute.

Gazele care ies din canalul generatorului MHD au o temperatura de aproximativ 2000°C, iar schimbatoarele de caldura moderne, din pacate, pot functiona la temperaturi care nu depasesc 800°C; prin urmare, o parte din caldura se pierde la racirea gazelor.

Pe fig. 3.4 (vezi flyleaf II) prezintă schematic principalele elemente ale unei centrale MHD cu o centrală cu abur și relațiile dintre acestea.

Dificultățile în crearea generatoarelor MHD constă în obținerea de materiale cu rezistența necesară. În ciuda condițiilor statice de lucru, materialele sunt solicitate foarte mult, deoarece acestea trebuie să funcționeze timp îndelungat în medii agresive la temperaturi ridicate (2500-2800°C). Pentru nevoile tehnologiei rachete au fost create materiale care pot funcționa în astfel de condiții, dar pot funcționa pentru o perioadă scurtă de timp - în câteva minute. Durata de funcționare a centralelor industriale trebuie calculată cel puțin în luni.

Rezistența la căldură depinde nu numai de materiale, ci și de mediu. De exemplu, un filament de wolfram într-o lampă electrică la o temperatură de 2500-2700°C poate funcționa într-un mediu vid sau gaz neutru timp de câteva mii de ore și se topește în aer după câteva secunde.

Scăderea temperaturii plasmei prin adăugarea de aditivi la aceasta provoacă coroziunea crescută a materialelor structurale. In prezent s-au creat materiale care pot functiona timp indelungat la o temperatura de 2200-2500°C (grafit, oxid de magneziu etc.), dar nu sunt capabile sa reziste la solicitari mecanice.

În ciuda succeselor obținute, problema creării materialelor pentru un generator MHD nu a fost încă rezolvată. Căutarea gazelor cu cele mai bune proprietăți este și ea în derulare. Heliul cu un mic adaos de cesiu la o temperatură de 2000°C are aceeași conductivitate ca și produsele de combustie ai combustibilului mineral la o temperatură de 2500°C. A fost dezvoltat un proiect pentru un generator MHD care funcționează într-un ciclu închis, în care heliul circulă continuu în sistem.

Pentru funcționarea unui generator MHD, este necesar să se creeze un câmp magnetic puternic, care poate fi obținut prin trecerea curenților uriași prin înfășurări. Pentru a evita încălzirea puternică a înfășurărilor și pierderile de energie din acestea, rezistența conductorilor trebuie să fie cât mai mică posibil. Prin urmare, este oportun să se utilizeze materiale supraconductoare ca astfel de conductori.

Generatoare MHD cu reactoare nucleare. Promițătoare sunt generatoarele MHD cu reactoare nucleare utilizate pentru încălzirea gazelor și ionizarea termică a acestora. Schema propusă pentru o astfel de instalație este prezentată în Fig. 3.5.

Dificultățile în crearea unui generator MHD cu un reactor nuclear sunt că elementele moderne de combustibil care conțin uraniu și sunt acoperite cu oxid de magneziu permit o temperatură nu mult mai mare de 600 ° C, în timp ce pentru ionizarea gazelor, o temperatură de aproximativ 2000 ° C.

Primele modele experimentale ale generatoarelor MHD sunt încă foarte scumpe. În viitor, se poate aștepta o reducere semnificativă a costului acestora, ceea ce va face posibilă utilizarea cu succes a generatoarelor MHD pentru a acoperi vârfurile de sarcină în sistemele de energie, adică în moduri de funcționare relativ scurtă. În aceste moduri, eficiența nu este de o importanță decisivă, iar generatoarele MHD pot fi utilizate fără adăugare de putere a aburului.

Prototipuri puternice de convertoare de energie MHD au fost acum construite în URSS, pe care sunt în curs de cercetare pentru a le îmbunătăți designul și a crea centrale electrice MHD eficiente, care să fie competitive cu centralele convenționale.

Orez. 3.5. Proiectul unui generator MHD cu reactor nuclear:

1 - reactor nuclear; 2 - duză; 3 - generator MHD; 4 - locul de condensare a metalelor alcaline; 5 - pompa; 6 - locul de introducere a metalelor alcaline

Dintre toate dispozitivele care convertesc direct energia termică în energie electrică, generatoarele termoelectrice (TEG) de putere relativ mică sunt cele mai utilizate.

Principalele avantaje ale TEG: 1) nu există piese mobile; 2) nu este nevoie de presiuni mari; 3) se poate folosi orice sursă de căldură;

4) există o mare resursă de muncă.

TEG-urile sunt utilizate pe scară largă ca surse de energie în obiecte spațiale, rachete, submarine, faruri și multe alte instalații.

În funcție de scop, TEG-urile pot transforma în energie electrică căldura obținută în reactoarele nucleare, energia radiației solare, energia combustibililor fosili etc., la sfârșitul anilor 50.

Principiul de funcționare al termoelementului se bazează pe efectul Seebeck. În 1921, Seebeck a raportat experimente care implicau deviația unui ac magnetic în apropierea circuitelor termoelectrice. În aceste studii, Seebeck nu a luat în considerare problema obținerii energiei. Esența efectului deschis este că într-un circuit închis format din materiale diferite, curentul curge la diferite temperaturi ale contactelor materialelor.

Efectul Seebeck poate fi explicat calitativ prin faptul că energia medie a electronilor liberi este diferită în diferiți conductori și crește în moduri diferite odată cu creșterea temperaturii. Dacă există o diferență de temperatură de-a lungul conductorului, atunci are loc un flux direcționat de electroni de la joncțiunea fierbinte la joncțiunea rece, în urma căruia se formează un exces de sarcini negative la joncțiunea rece și un exces de sarcini pozitive la joncțiunea rece. joncțiune fierbinte. Acest flux este mai intens în conductoarele cu o concentrație mare de electroni. În cel mai simplu termoelement, al cărui circuit închis este format din doi conductori cu concentrații diferite de electroni, iar joncțiunile sunt menținute la temperaturi diferite, ia naștere un curent electric. Dacă circuitul termoelementului este deschis, atunci acumularea de electroni la capătul rece crește potențialul său negativ până când se stabilește un echilibru dinamic între electronii care se deplasează spre capătul rece și electronii care părăsesc capătul rece sub acțiunea diferenței de potențial care are a apărut. Cu cât conductivitatea electrică a materialului este mai mică, cu atât este mai mică rata de curgere inversă a electronilor, prin urmare, cu atât EMF este mai mare. Prin urmare, elementele semiconductoare sunt mai eficiente decât metalele.

Una dintre aplicațiile practice ale TEG-urilor este o pompă de căldură care eliberează căldură într-o parte și absoarbe căldură în cealaltă datorită energiei electrice. Dacă schimbați direcția curentului, atunci pompa va funcționa în modul opus, adică părțile în care căldura este eliberată și absorbită se vor schimba locul. Astfel de pompe de căldură pot fi utilizate cu succes pentru termoreglarea spațiilor rezidențiale și a altor spații. Iarna, pompele încălzesc aerul din cameră și îl răcesc afară (Figura 3.6, a), iar vara, dimpotrivă, răcesc aerul din cameră și îl încălzesc afară (Figura 3.6, b). Pe fig. 3.6, c prezintă o vedere generală și schema de instalare a unei pompe de căldură într-o încăpere.

În prezent, au fost creați semiconductori care funcționează la temperaturi de peste 500°C. Cu toate acestea, pentru TEG comercial, temperatura joncțiunii fierbinți va trebui să fie ridicată la aproximativ 1100°C. Odată cu o astfel de creștere a temperaturii, semiconductorii de diferite tipuri tind să devină semiconductori propriu-zis, în care numărul de purtători de sarcini pozitive și negative este egal. Aceste sarcini, atunci când creează un gradient de temperatură, se deplasează de la joncțiunea fierbinte la joncțiunea rece în cantități egale și, prin urmare, nu are loc o acumulare potențială, adică nu se creează termo-EMF. Semiconductorii propriu-zis sunt inutile în scopul generării de curent termoelectric.

În prezent, se efectuează cercetări privind crearea semiconductorilor care funcționează la temperaturi ridicate. Pentru funcționarea TEG este posibilă utilizarea căldurii obținute în reactoare în timpul fisiunii nucleelor elementelor grele. Cu toate acestea, în acest caz, este necesar să se rezolve o serie de probleme, în special să se determine influența efectului expunerii puternice la radiații asupra materialelor semiconductoare, deoarece combustibilul nuclear poate fi în contact direct cu materialele semiconductoare.

Problema oportunității utilizării anumitor surse de energie este decisă în favoarea TEG în cazurile în care valoarea principală nu este eficiența, ci compactitatea, fiabilitatea, portabilitatea și comoditatea.

În URSS, a fost creat un TEG industrial de încredere pe combustibil nuclear - „Romashka”. Puterea sa electrică este de 500 de wați.

Dezintegrarea radioactivă naturală a nucleelor este însoțită de eliberarea de energie cinetică a particulelor și a cuantei y. Această energie este absorbită de mediul care înconjoară izotopul radioactiv și transformată în căldură, care poate fi folosită pentru a genera energie electrică într-un mod termoelectric. Instalațiile care transformă energia dezintegrarii radioactive naturale în energie electrică folosind termoelemente se numesc termogeneratoare cu radioizotopi. Termogeneratoarele cu radioizotopi sunt fiabile în funcționare, au o durată de viață lungă, sunt compacte și sunt utilizate cu succes ca surse de energie autonome pentru diverse aplicații spațiale și terestre.

Generatoarele moderne de radioizotopi au o eficiență de 3-5% și o durată de viață de la 3 luni la 10 ani. Caracteristicile tehnice și economice ale acestor generatoare pot fi îmbunătățite semnificativ în viitor. În prezent, sunt în curs de dezvoltare proiecte de generatoare cu putere de până la 10 kW.

Diverse ramuri ale științei și tehnologiei manifestă interes pentru termogeneratoarele cu radioizotopi. Ele ar trebui să fie folosite ca sursă de energie pentru o inimă umană artificială, precum și pentru a stimula activitatea diferitelor organe din organismele vii. Termogeneratoarele cu radioizotopi s-au dovedit a fi potrivite în special pentru explorarea spațiului, unde sunt necesare surse de energie care să poată funcționa îndelungat și fiabil în condiții nefavorabile de expunere la radiații ionizante, în centurile de radiații, pe suprafața altor planete și a sateliților acestora.

Fenomenul de emisie termoionică a fost descoperit de T. Edison în 1883. Lucrând la crearea unei lămpi electrice, Edison a plasat două filamente într-un balon. Când unul dintre ei a ars, a întors lampa și l-a aprins pe celălalt. În timpul testării lămpilor, s-a constatat că o anumită cantitate de electricitate trece la filamentul rece, adică electronii „se evaporă” din filamentul fierbinte - catod - și se deplasează în filamentul rece - anod - și mai departe în circuitul electric extern. În acest caz, o parte din energia termică cheltuită pentru încălzirea catodului este transferată de electroni și dată anodului, iar o parte din energia electronilor este eliberată în circuitul electric extern atunci când curge un curent electric.

Anodul este încălzit de căldura adusă de electroni. Dacă temperaturile catodului și anodului ar fi aceleași, atunci căldura de „evaporare” a electronilor din catod ar fi exact egală cu căldura de „condensare” a electronilor de pe anod și nu ar exista nicio conversie a căldurii în electricitate. energie. Cu cât temperatura anodului este mai mică în comparație cu temperatura catodului, cu atât cea mai mare parte a energiei termice este transformată în energie electrică. Cel mai simplu circuit convertorul de energie termoionică este prezentat în fig. 3.7.

Orez. 3.7. Dispozitiv traductor termoionic

energie: 1 - catod; 2 - anod

În procesul de emisie termoionică, electronii liberi sunt eliberați de pe suprafața metalelor. Metalele conțin un număr mare de electroni liberi - aproximativ 6 × 10 21 în 1 cm 3. În interiorul metalului, forțele de atracție ale unui electron sunt echilibrate de nuclee încărcate pozitiv (Fig. 3.8). Direct la suprafata, fortele de atractie rezultate actioneaza asupra electronilor, pentru a le depasi si a trece dincolo de metal, electronul trebuie sa aiba suficienta energie cinetica. O creștere a energiei cinetice are loc atunci când metalul este încălzit.

Orez. 3.8. Apariția forțelor rezultante care acționează asupra unui electron dintr-un metal și în apropierea suprafeței acestuia

În generatoarele de energie termoionică, catodul poate fi încălzit folosind căldura obținută ca urmare a unei reacții nucleare. Schema convertorului termoionic nuclear este prezentată în fig. 3.9. Eficiența primelor astfel de convertoare a fost de aproximativ 15%; conform previziunilor existente, acesta poate fi adus până la 40%.

Emisia de electroni în generatoarele termoionice este cauzată de încălzirea catodului. În timpul dezintegrarii radioactive, electronii (razele p) sunt emiși datorită unei proprietăți naturale a elementelor. Utilizând direct această proprietate, este posibil să se realizeze o conversie directă a energiei nucleare în energie electrică (Fig. 3.10).

Orez. 3.9. Nuclear termoionică convertor: 1 - protectie; 2 - cooler; 3 - anod; 4-vid; 5 - catod; b - combustibil nuclear

Orez. 3.10. Schema instalaţiei de conversie directă a energiei nucleare în energie electrică: emiţător 1-β-radioactiv; 2 - fiola metalica; 3 - metal navă

Generatoarele electrochimice convertesc direct energia chimică în energie electrică. Apariția EMF într-o celulă galvanică este asociată cu capacitatea metalelor de a-și trimite ionii într-o soluție ca urmare a interacțiunii moleculare dintre ionii metalici și moleculele (și ionii) soluției.

Luați în considerare fenomenele care apar atunci când un electrod de zinc este coborât într-o soluție de sulfat de zinc (ZnSO 4). Moleculele de apă tind să înconjoare ionii de zinc pozitivi din metal (Fig. 3.11). Ca urmare a acțiunii forțelor electrostatice, ionii de zinc pozitivi trec într-o soluție de sulfat de zinc. Această tranziție este favorizată de momentul dipol mare al apei.

Odată cu procesul de dizolvare a zincului, procesul invers de returnare a ionilor de zinc pozitivi la electrodul de zinc are loc atunci când ajung la electrod ca urmare a mișcării termice.

Pe măsură ce ionii pozitivi trec în soluție, potențialul negativ al electrodului crește, împiedicând această tranziție. La un anumit potențial de metal, echilibrul dinamic se instalează, adică două contracurgeri de ioni (de la electrod la soluție și înapoi) vor fi aceleași. Acest potențial de echilibru se numește potențial electrochimic al metalului în raport cu electrolitul dat.

Celulele galvanice au găsit o aplicație tehnică importantă în baterii, unde substanța consumată în timpul selecției curentului se acumulează în prealabil pe electrozi atunci când curentul este trecut prin ei pentru o perioadă de timp de la o sursă externă (în timpul încărcării). Utilizarea bateriilor în industria energetică este dificilă din cauza rezervei mici de combustibil chimic activ, care nu permite primirea continuă a energiei electrice în cantități mari. În plus, bateriile se caracterizează printr-o densitate scăzută de putere.

O mare atenție în multe țări ale lumii este acordată conversiei directe a energiei chimice a combustibilului organic în energie electrică, realizată în celulele de combustie. La aceste convertoare de energie se pot obține valori de eficiență mai mari decât la motoarele termice. În 1893, fizicianul și chimistul german Nernst a calculat că eficiența teoretică a procesului electrochimic de transformare a energiei chimice a cărbunelui în energie electrică este de 99,75%.

Orez. 3.11. Aranjamentul sarcinilor electrice care contribuie la tranziția ionilor pozitivi de zinc într-o soluție de sulfat de zinc

Pe fig. 3.12 prezintă o diagramă schematică a unei celule de combustibil hidrogen-oxigen. Electrozii din pila de combustibil sunt poroși. La anod are loc tranziția ionilor pozitivi de hidrogen în electrolit. Electronii rămași creează un potențial negativ și se deplasează la catodul din circuitul extern. Atomii de oxigen situati pe catod ataseaza electronii la ei insisi, formand ioni negativi, care, prin atasarea atomilor de hidrogen din apa, trec in solutie sub forma de ioni de hidroxil OH-. Ionii de hidroxid se combină cu ionii de hidrogen pentru a forma apă. Astfel, atunci când sunt furnizate hidrogen și oxigen, reacția de oxidare a combustibilului de către ioni are loc cu formarea simultană a unui curent în circuitul extern. Deoarece tensiunea la bornele celulei este mică (de ordinul a 1 V), celulele sunt conectate în serie în baterii. Eficiența celulelor de combustie este foarte mare. Teoretic, este aproape de unitate, dar în practică este de 60-80%.

Utilizarea hidrogenului ca combustibil este asociată cu un cost ridicat de exploatare a celulelor de combustie; prin urmare, se caută posibilități de utilizare a altor tipuri de combustibili mai ieftine, în primul rând gazul natural și gazul de producție. Cu toate acestea, viteze satisfăcătoare ale reacției de oxidare a gazelor apar la temperaturi ridicate de 800-1200 K, ceea ce exclude utilizarea soluțiilor apoase alcaline ca electroliți. În acest caz, pot fi utilizați electroliți solizi cu conductivitate ionică.

În prezent, se lucrează pentru a crea pile de combustie eficiente la temperatură înaltă. Până acum, densitatea de putere a celulelor de combustibil este încă scăzută. Este de câteva ori mai mică decât cea a motoarelor cu ardere internă. Cu toate acestea, progresele în electrochimie și îmbunătățirile constructive ale pilelor de combustibil vor face posibilă în viitorul apropiat utilizarea celulelor de combustibil în vehicule și energie. Pilele de combustie sunt silentioase, economice si nu au deseuri nocive care polueaza atmosfera.

Orez. 3.12. Schema unei celule de combustibil hidrogen-oxigen:

1 - corp; 2- catod; 3 - electrolit; 4 - anod

1. Redresare AC - conversia curentului alternativ (de obicei frecvența industrială) în curent continuu. Acest tip de conversie a primit cea mai mare dezvoltare, întrucât unii dintre consumatorii de energie electrică pot funcționa doar pe curent continuu (instalații electrochimice și electrometalurgice, linii de transmisie în curent continuu, băi de electroliză, baterii reîncărcabile, echipamente radio etc.), în timp ce alții consumatorii au performanțe mai bune la curent continuu decât la curent alternativ (motoare electrice reglate).
2. Curent inversor - transformarea curentului continuu în curent alternativ. Invertorul este utilizat în cazurile în care sursa de energie generează curent continuu (generatoare de curent continuu, baterii și alte surse de curent chimic, panouri solare, generatoare magnetohidrodinamice etc.), iar consumatorii au nevoie de curent alternativ. În unele cazuri, inversarea curentului este necesară pentru alte tipuri de conversie a energiei electrice (conversie de frecvență, conversie a numărului de faze).
3. Conversie de frecvență - conversia curentului alternativ de o frecvență (de obicei 50 Hz) în curent alternativ de o frecvență diferită. O astfel de conversie este necesară pentru a alimenta variatoarele de curent alternativ, instalațiile de încălzire prin inducție și topirea metalelor, dispozitivele cu ultrasunete etc.
4. Conversia numărului de faze. În unele cazuri, este necesar să se transforme un curent trifazat într-unul monofazat (de exemplu, pentru a alimenta cuptoare cu arc electric) sau, dimpotrivă, un curent monofazat într-unul trifazat. Deci, la transportul electrificat, se utilizează o rețea de contact cu curent alternativ monofazat, iar pe locomotivele electrice se folosesc mașini auxiliare de curent trifazat. În industrie se folosesc convertoare de frecvență trifazate monofazate cu conexiune directă, în care, odată cu conversia frecvenței industriale la una inferioară, tensiunea trifazată este transformată și în una monofazată.
3. Conversia curentului continuu al unei tensiuni în curent continuu al altei tensiuni (conversia tensiunii constante). O astfel de transformare este necesară, de exemplu, pe o serie de obiecte mobile, în care sursa de energie electrică este o baterie sau o altă sursă de curent continuu de joasă tensiune și este necesară o tensiune continuă mai mare pentru alimentarea consumatorilor (de exemplu, surse de alimentare pentru inginerie radio sau echipamente electronice).

Apariția unor noi tipuri de supape semiconductoare de putere, aproape de elementul cheie controlabil ideal, a schimbat semnificativ abordarea construcției convertoarelor de supape. GTO (gate turn off thirystor) și tranzistoarele bipolare cu poartă izolată (IGBT) care s-au răspândit în ultimii ani acoperă cu succes gama de putere de până la sute și mii de kilowați, proprietățile lor dinamice sunt îmbunătățite constant, iar costul lor se îmbunătățește constant. creșterea producției este în scădere. Prin urmare, au înlocuit cu succes tiristoarele convenționale cu noduri de comutare forțată. S-au extins și domeniile de aplicare ale convertoarelor de tensiune în impulsuri cu noi clase de dispozitive. Regulatoarele de comutare puternice se dezvoltă rapid atât pentru creșterea, cât și pentru reducerea tensiunii de alimentare CC; convertoarele de impulsuri sunt adesea folosite în sistemele de recuperare a energiei din surse regenerabile (vânt, radiații solare).

Energia care vine prin liniile electrice nu este întotdeauna folosită în forma sa pură. Pentru a îndeplini sarcini specifice, este convertit de dispozitive electrice care modifică unul sau mai mulți parametri - tipul de tensiune, frecvența și altele.

Convertoare de energie electrică: clasificare

Aceste dispozitive sunt clasificate după mai multe criterii:

Un fel de transformare.
Tip constructie.
Gestionabilitate.

Parametri care se schimbă

Următorii parametri sunt supuși transformării:

Tip de tensiune - de la AC la DC și invers.
Valori de amplitudine ale curentului și tensiunii.
Frecvență.

Tipuri de constructii

Aceste dispozitive sunt împărțite în electrice și semiconductoare.

Electromașină (rotativă) este formată din două mașini, una este o acționare, iar cealaltă este un actuator. De exemplu, pentru a converti AC în DC, se utilizează un motor cu inducție AC (unitate) și un generator DC (executor). Dezavantajul lor este dimensiunea și greutatea lor mare. În plus, eficiența totală a pachetului tehnologic este mai mică decât cea a unei singure mașini electrice.

Convertoarele semiconductoare (statice) sunt construite pe baza unor circuite electrice formate din elemente semiconductoare sau lămpi. Eficiența lor este mai mare, dimensiunea și greutatea sunt mici, dar calitatea energiei electrice la ieșire este scăzută.

Gestionat și negestionat

Dacă amploarea modificării parametrului energiei electrice este fixă, atunci se utilizează un convertor necontrolat. Astfel de dispozitive sunt utilizate în primele etape ale surselor de alimentare. Un exemplu este un transformator de putere care scade tensiunea rețelei de la 220 la 12 volți.

Convertizoarele cu parametri variabili sunt actuatoare în circuite electrice controlate. De exemplu, prin modificarea frecvenței tensiunii de alimentare se reglează viteza de rotație a motoarelor asincrone.

Convertoare de putere: exemple de dispozitive

Convertizoarele pot îndeplini fie o funcție, fie mai multe.

Schimbați tipul de tensiune

Acele dispozitive care convertesc curentul alternativ în curent continuu se numesc redresoare. Acționând dimpotrivă - invertoare.

Dacă acesta este un dispozitiv de mașină electrică, atunci redresorul constă dintr-un motor de curent alternativ asincron care rotește rotorul unui generator de curent continuu. Liniile de intrare și ieșire nu au contact electric.

Cel mai comun tip de circuit redresor static este puntea de diode. Are patru elemente (diode) cu conducție unidirecțională, conectate în direcții opuse. După el, este plasat în mod necesar un condensator electrolitic, care netezește tensiunea pulsatorie.

Există un design hibrid care combină o mașină electrică și un redresor static. Acesta este un alternator de automobile, care este o mașină de curent alternativ, ale cărei înfășurări ale statorului sunt conectate la o punte redresoare cu un condensator.

Circuitele invertoare sunt folosite pentru a porni un generator de oscilație continuă (multivibrator) construit pe tiristoare sau tranzistoare. Ele stau la baza convertoarelor de frecvență.

Modificarea valorilor amplitudinii

Acestea sunt toate tipurile de transformatoare - step-down, step-up, balast.

Transformatoarele controlate se numesc reostate. Dacă sunt conectate în paralel cu sursa de energie electrică, schimbă tensiunea. În serie - curent.

Pentru a absorbi căldura eliberată în timpul funcționării transformatoarelor puternice de rețea de înaltă tensiune, se folosesc sisteme de răcire cu lichid (ulei).

Schimbarea frecventei

Convertizoarele de frecvență sunt atât electrice (rotative) cât și statice.

Actuatorul convertizoarelor rotative de frecvență este un generator trifazat asincron de înaltă frecvență. Rotorul său rotește un motor electric de curent continuu sau alternativ. La fel ca un redresor rotativ, liniile sale de intrare și ieșire nu au contact electric.

Circuitele invertoare utilizate în convertizoarele de frecvență de tip static sunt controlate și necontrolate. Creșterea frecvenței vă permite să reduceți dimensiunea dispozitivelor. Un transformator care funcționează la 400 Hz este de opt ori mai mic decât un transformator care funcționează la 50 Hz. Această proprietate este utilizată pentru a construi invertoare compacte de sudare.

Energia, din cuvântul grecesc energeia, activitate sau acțiune, este o măsură generală a diferitelor tipuri de mișcare și interacțiune.

Energie este o măsură cantitativă a acțiunii și interacțiunii tuturor tipurilor de materie.

Tipuri de energie : mecanice, electrice, termice, magnetice, atomice.

Energia cinetică este rezultatul unei modificări a stării de mișcare a corpurilor materiale.

Energia potențială este rezultatul unei modificări a poziției părților unui sistem dat.

energie mecanică- aceasta este energia asociată cu mișcarea unui obiect sau poziția acestuia, capacitatea de a efectua lucrări mecanice.

Electricitate energia este una dintre formele perfecte de energie.

Utilizarea sa pe scară largă se datorează următorilor factori:

· Obținerea în cantități mari în apropierea zăcământului de resurse și surse de apă;

Posibilitate de transport pe distante mari cu pierderi relativ mici;

· Capacitate de transformare în alte tipuri de energie: mecanică, chimică, termică, luminoasă;

· Fără poluare a mediului;

· Introducerea unor procese tehnologice progresive fundamental noi, cu un grad ridicat de automatizare bazată pe energie electrică.

Recent, din cauza problemelor de mediu, a penuriei de combustibili fosili și a distribuției lor geografice neuniforme, devine oportună generarea de energie electrică folosind turbine eoliene, panouri solare, mici generatoare de gaz.

Energie termală este utilizat pe scară largă în industriile moderne și în viața de zi cu zi sub formă de abur, apă caldă, produse de ardere a combustibilului.

Conversia energiei primare în energie secundară se realizează la stațiile:

· La o centrala termica TPP - termica;

· Centrale hidroelectrice CHE – mecanice (energia mișcării apei);

· Stația de hidrostocare a HPSP - mecanică (energie de mișcare a apei umplută preliminar într-un rezervor artificial);

· Centrală nucleară CNE - nucleară (energia combustibilului nuclear);

· Centrală mareomotrică PES - maree.

În Republica Belarus, mai mult de 95% din energie este generată la centralele termice, care sunt împărțite în două tipuri în funcție de scopul lor:

1. Centralele termice în condensare ale KES sunt concepute pentru a genera numai energie electrică;

2. Centrale combinate de căldură și energie (CHP) în care se realizează producția combinată de energie electrică și termică.

Metode de obținere și conversie a energiei.

Energia mecanică este transformată în căldură - prin frecare, în chimică - prin distrugerea structurii materiei, compresie, în electrică - prin modificarea câmpului electromagnetic al generatorului.

Energia termică este transformată în energie chimică, în energie cinetică a mișcării, iar această energie este transformată în mecanică (turbină), în electrică (emf termică)

Energia chimică poate fi transformată în mecanică (explozie), termică (căldura de reacție), electrică (baterii).

Energia electrica poate fi transformata in mecanica (motor electric), chimica (electroliza), electromagnetica (electromagnet).

Energia electromagnetică - energia Soarelui - în termică (încălzirea apei), în electrică (efect fotoelectric → energie solară), în mecanică (sunet de telefon).

Energia nucleară → în chimică, termică, mecanică (explozie), fisiune controlată (reactor) → chimică + termică.

TPP include un set de echipamente în care energia chimică internă a combustibilului este convertită în energie termică a apei și aburului, care este transformată în energie mecanică de rotație, care generează energie electrică.

Combustibilul furnizat din depozit (C) generatorului de abur (SG) în timpul arderii eliberează energie termică, care, încălzind apa furnizată de la priza de apă (VZ), o transformă în energie vapori de apă cu temperatura de 550°C. turbina, energia vaporilor de apa este transformata in energie mecanica de rotatie, transmisa generatorului (G), care o transforma in energie electrica. În condensatorul de abur (K), aburul evacuat cu o temperatură de 123-125 eliberează căldura latentă de vaporizare în apa de răcire și este introdus din nou în boiler-superalimentator sub forma unui condensator folosind o pompă circulară (H). ).

Schema CHP diferă de TPP prin faptul că în locul condensatorului este instalat un schimbător de căldură, unde aburul la o presiune semnificativă încălzește apa furnizată rețelei principale de căldură.

plantă nucleară

Schema centralelor nucleare depinde de tipul de reactor; tip de lichid de răcire; compoziția echipamentului și poate fi cu unul, două și trei circuite.

Centrală nucleară cu o singură buclă.

Aburul este procesat direct în reactor și intră în turbina cu abur. Aburul evacuat este condensat într-un condensator, iar condensul este pompat în reactor. Schema este simplă, economică. Cu toate acestea, aburul de la ieșirea din reactor devine radioactiv, ceea ce impune cerințe sporite privind protecția biologică și îngreunează controlul și repararea echipamentelor.

1-reactor atomic;

2-turbina;

3-generator electric;

4-condensator de vapori de apa;

Pompa cu 5 alimentare.

Diferența dintre un TPP și o centrală nucleară este că sursa de căldură la un TPP este un cazan cu abur în care este ars combustibil organic; la o centrală nucleară - un reactor nuclear, căldura în care este eliberată prin fisiunea combustibilului nuclear, care are o putere calorică ridicată.

Transportul energiei termice si electrice.

Transportul energiei termice.

Principalii consumatori de energie termică sunt întreprinderile industriale și locuințele și serviciile comunale.

Un sistem de alimentare cu căldură este un complex de dispozitive pentru generarea, transportul și utilizarea căldurii.

Furnizarea de energie termică către consumatori (sistem de încălzire, ventilație, alimentare cu apă caldă și procese tehnologice) constă din 3 procese interdependente: transferul de căldură la lichidul de răcire, transportul lichidului de răcire și utilizarea potențialului termic al lichidului de răcire. Sistemele de alimentare cu căldură pot fi descentralizate (locale) și centralizate.

Sistemele descentralizate de alimentare cu căldură sunt sisteme în care 3 legături principale sunt combinate și amplasate în aceeași sediu sau adiacent. În același timp, primirea căldurii și transferul aerului acesteia în cameră sunt combinate într-un singur dispozitiv și sunt situate în încăperi încălzite.

Sisteme centralizate Sistemele de alimentare cu căldură sunt sisteme în care căldura este furnizată dintr-o singură sursă de căldură pentru mai multe clădiri, cartiere, districte.

Energia termică este transportată prin rețele termice.

Elementele principale ale rețelelor termice sunt conducta, structura izolatoare, structura de susținere.

Instalarea conductelor se realizează prin metode supraterane și subterane.

Transportul energiei electrice.

Transportul energiei electrice de la întreprinderile producătoare de energie electrică către consumatorii direcți se realizează prin intermediul rețelelor electrice, care sunt o combinație de substații (step-up și step-down), tablouri de distribuție și linii electrice (aeriene sau prin cablu) care le conectează, situate pe teritoriul raionului, localitate consumator de energie electrică.

Principalele echipamente care produc și distribuie energie electrică includ:

· Generatoare sincrone care generează energie electrică (la centrale termice - turbogeneratoare);

· Bare colectoare care primesc energie electrică de la generatoare și o distribuie către consumatori;

· Dispozitive de comutare-întrerupătoare care pornesc și opresc circuitele în condiții normale și de urgență, și întrerupătoare care eliberează tensiunea din părțile prevăzute ale instalațiilor electrice și creează o întrerupere vizibilă a circuitului;

· Receptoare electrice de nevoi proprii (pompe, ventilatoare, iluminat electric de avarie etc.).

Echipamentele auxiliare sunt concepute pentru a îndeplini funcțiile de măsurare, semnalizare, protecție și automatizare etc.

Rețete de coacere acasă cu fotografii - cursuri de master pas cu pas